自旋轨道扭矩对于控制自旋装置至关重要。旋转厅效应在内存和振荡器设备中发现了广泛的应用,从而实现了磁化开关和自动振荡。然而,自旋霍尔效应的有效性受设备的几何特性的约束,这限制了旋转电流的流量和极化方向。另一种自旋轨道耦合现象的自旋交换效果通过提高灵活性在任何所需方向上产生旋转电流来克服这些约束。这是通过将初始旋转电流的方向和极化转换为独特的二次自旋电流来实现的[1]。通过自旋交换生成平面外旋转的最新成功证明了其在垂直磁化系统中的旋转器设备中的有效性[2]。自旋交换不仅可以在具有特定带结构的材料中,而且还可以发生在中心对称材料(例如3D过渡铁磁铁)中,该材料很容易沿磁化方向产生自旋极性电流,使其非常适合自旋交换来源[3]。然而,尚未尝试使用混合电信号阻碍的3D铁磁性交换的定量分析。铁磁层的共振向相邻层提供了极化的旋转,作为自旋交换的主要自旋。具有不同有效磁化的磁性层的共振提供了不同的共振场,从而允许信号分化,如图1(b)所示。通过反旋转大厅效应(ISHE)和异常霍尔效应(AHE)或自旋交换效果,将扩散到其他层的泵送自旋电流转化为具有不同角度依赖性的电荷电流。如图1(c)所示,与PT/CO中的ISHE主导信号不同,PT/CO中的信号在COFEB/TA/COFEB中具有独特的角度依赖性,包括自旋交换效应,验证了这种现象。COFEB/TA/COFEB表现出旋转交换效果,即在Ishe&Ahe中观察到的1/3。本研究中的定量分析提供了每种自旋交换源材料的贡献。自旋交换效果的利用将导致旋转器设备的能源效率和无场操作。
对超快自旋动力学的理解对于将来的超快和能量效率磁性记忆和存储应用至关重要。我们研究了COFEB/MGO/COFEB磁性隧道连接点(MTJ)的超快激光诱导的磁光反应,当时用短激光脉冲令人兴奋,这是磁性配置和泵送的函数。MTJ的超快速磁化在0.33–0.37 PS的时间尺度上迅速下降,这是由电子旋转散射和旋转转运相互驱动的。随后,通过电子– Phonon和Spin -Phonon相互作用分别以1.5-2.0和5.0–15.0 ps的时间尺度转移到电子和自旋储层的能量转移到晶格中。我们的结果表明,COFEB/MGO/COFEB的界面自旋方向可以调节自旋和声子之间的相互作用常数。这些发现提供了对MTJ接口在自旋动力学中的作用的洞察力,这将有助于Opto-Spintronic Tunnel Junction Junction堆栈设计和应用。