凝聚态物理 > 材料科学
[提交于 2025年8月4日
]
标题: 降低CPP-GMR器件中自旋转移矩诱导磁化翻转的临界电流:$Co_2FeGa_{0.5}Ge_{0.5}$Heusler合金中低阻尼和增强的自旋散射不对称性的影响
标题: Reducing critical current for spin-transfer-torque-induced magnetization reversal in CPP-GMR devices: effect of low damping and enhanced spin scattering asymmetry in $Co_2FeGa_{0.5}Ge_{0.5}$ Heusler alloy
摘要: 自旋转移矩(STT)在磁阻器件中的应用,已实现了诸如STT-磁阻随机存取存储器、自旋转移振荡器和能量辅助磁记录等关键应用。 在器件结构中,自由层(FL)的磁化方向通过来自自旋注入层(SIL)的自旋注入进行操控,操作所需的临界电流密度与FL的阻尼($\alpha$)常数成正比,并与STT效率成反比,而STT效率取决于材料的自旋极化($P$)。 在此,我们研究了低 $\alpha$ 和高 $P$ 的 $Co_2FeGa_{0.5}Ge_{0.5}$(CFGG)Heusler合金对垂直于平面巨磁阻器件中STT引起的磁化翻转所需操作电流的影响。 与采用传统NiFe-FL的器件相比,采用CFGG作为FL材料的器件实现了操作电流的大幅降低,这是由于CFGG具有非常低的 $\alpha$,这证明了CFGG作为FL材料的优势。 鉴于CFGG在SIL中具有高自旋极化的优点,我们分析了由CoFe和薄CFGG层组成的双层SIL的影响,重点是利用CoFe/CFGG界面处的自旋散射不对称性。 采用CoFe/CFGG-SIL的器件表现出最低的临界电流,证明了STT效率的增强。 此外,全面研究了STT效率与磁阻比之间的相关性,结果表明,在CoFe/CFGG-SIL中,器件间的STT效率分布较小。 这些发现突显了CFGG Heusler合金和CoFe/CFGG双层结构在开发高效稳定STT基自旋电子器件中的潜在价值。
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