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Spin-Orbit Torques in Transition Metal Dichalcogenide/Ferromagnet Heterostructures
Frontiers in Materials ( IF 3.2 ) Pub Date : 2020-10-12 , DOI: 10.3389/fmats.2020.594771
Jan Hidding , Marcos H. D. Guimarães

In recent years, there has been a growing interest in spin-orbit torques (SOTs) for manipulating the magnetization in nonvolatile magnetic memory devices. SOTs rely on the spin-orbit coupling of a nonmagnetic material coupled to a ferromagnetic layer to convert an applied charge current into a torque on the magnetization of the ferromagnet (FM). Transition metal dichalcogenides (TMDs) are promising candidates for generating these torques with both high charge-to-spin conversion ratios, and symmetries and directions which are efficient for magnetization manipulation. Moreover, TMDs offer a wide range of attractive properties, such as large spin-orbit coupling, high crystalline quality and diverse crystalline symmetries. Although numerous studies were published on SOTs using TMD/FM heterostructures, we lack clear understanding of the observed SOT symmetries, directions, and strengths. In order to shine some light on the differences and similarities among the works in literature, in this mini-review we compare the results for various TMD/FM devices, highlighting the experimental techniques used to fabricate the devices and to quantify the SOTs, discussing their potential effect on the interface quality and resulting SOTs. This enables us to both identify the impact of particular fabrication steps on the observed SOT symmetries and directions, and give suggestions for their underlying microscopic mechanisms. Furthermore, we highlight recent progress of the theoretical work on SOTs using TMD heterostructures and propose future research directions.



中文翻译:

过渡金属双硫族化物/铁磁体异质结构中的自旋轨道扭矩

近年来,人们对用于操纵非易失性磁存储设备中的磁化的自旋轨道转矩(SOT)越来越感兴趣。SOT依赖于耦合到铁磁层的非磁性材料的自旋轨道耦合,以将施加的电荷电流转换为铁磁体(FM)磁化时的转矩。过渡金属二硫化碳(TMDs)是产生这些转矩的有前途的候选者,这些转矩既具有高的电荷-自旋转换比,又具有有效的磁化操纵对称性和方向。而且,TMD具有广泛的吸引力,例如大的自旋轨道耦合,高的晶体质量和各种晶体对称性。尽管发表了大量关于使用TMD / FM异质结构的SOT的研究,我们对观察到的SOT对称性,方向和强度缺乏清晰的了解。为了阐明文学作品之间的差异和相似之处,在本微型评审中,我们比较了各种TMD / FM器件的结果,重点介绍了用于制造器件和量化SOT的实验技术,并讨论了它们的原理。对接口质量和产生的SOT的潜在影响。这使我们能够确定特定制造步骤对观察到的SOT对称性和方向的影响,并为其潜在的微观机理提供建议。此外,我们重点介绍了使用TMD异质结构进行SOT的理论工作的最新进展,并提出了未来的研究方向。为了阐明文学作品之间的差异和相似之处,在本微型评审中,我们比较了各种TMD / FM器件的结果,重点介绍了用于制造器件和量化SOT的实验技术,并讨论了它们的原理。对接口质量和产生的SOT的潜在影响。这使我们能够确定特定制造步骤对观察到的SOT对称性和方向的影响,并为其潜在的微观机理提供建议。此外,我们重点介绍了使用TMD异质结构进行SOT的理论工作的最新进展,并提出了未来的研究方向。为了阐明文学作品之间的差异和相似之处,在本微型评审中,我们比较了各种TMD / FM器件的结果,重点介绍了用于制造器件和量化SOT的实验技术,并讨论了它们的原理。对接口质量和产生的SOT的潜在影响。这使我们能够确定特定制造步骤对观察到的SOT对称性和方向的影响,并为其潜在的微观机理提供建议。此外,我们重点介绍了使用TMD异质结构进行SOT的理论工作的最新进展,并提出了未来的研究方向。重点介绍用于制造设备和量化SOT的实验技术,并讨论它们对接口质量和最终SOT的潜在影响。这使我们能够确定特定制造步骤对观察到的SOT对称性和方向的影响,并为其潜在的微观机理提供建议。此外,我们重点介绍了使用TMD异质结构进行SOT的理论工作的最新进展,并提出了未来的研究方向。重点介绍用于制造设备和量化SOT的实验技术,并讨论它们对接口质量和最终SOT的潜在影响。这使我们能够确定特定制造步骤对观察到的SOT对称性和方向的影响,并为其潜在的微观机理提供建议。此外,我们重点介绍了使用TMD异质结构进行SOT的理论工作的最新进展,并提出了未来的研究方向。

更新日期:2020-11-16
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