강자성체 다중층에서 spin-oibit torque의 대칭성과 크기
Symmetry and magnitude of spin–orbit torques in ferromagnetic heterostructures
Spin-orbit torque (이하 SOT)란, Pt처럼 spin hall effect가 잘 일어나는 물질을 수 nm의 얇은 박막으로 쌓고, 그 위에 강자성체를 비슷하게 수 nm 쌓은 다중층 구조에서 강자성체의 자화 방향을 외부 자기장 조절이 아닌 전류 조절만으로 바꾸는 현상을 말한다. 이 다중층에 전류를 흘리면 Pt층에서 spin hall effect로 인해 강자성체 층으로 spin이 주입되고, 이로 인해 강자성체 층의 자화 방향이 바뀌는 것이다.
'아니, 자기장을 그냥 적당히 걸어서 자화를 바꾸면 되지. 왜 이렇게 복잡한 구조를 만들지?'라는 생각이 문득 들 것이다. 하지만 여기서 강자성체를 antiferromagnetic (이하 AFM)으로 바꿔서 생각해보면 이야기가 달라진다. AFM은 알짜 자성이 없어, 외부 자기장으로 AFM의 자기 모멘트 정렬 방향을 바꾸기가 매우 힘들다. 하지만 SOT를 이용하면 이를 상대적으로 더욱 쉽게 할 수 있다.
본 논문에서는 아쉽게도 AFM의 자화 방향을 바꾸는 것에 대한 내용은 없으나, 대신 강자성체인 Co가 포함된 AlOx|Co|Pt multilayer에서의 SOT가 이전에 발표된 sample보다 값이 더욱 크며, SOT 이론 설명을 위해 세운 model과도 fitting이 잘 맞아떨어짐을 보여주고 있다.
작성 원운재
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참석자: 강준호, 이택현, 박지호, 김현규, 유무진, 양지석, 고산