(a)原理圖和(b) MTT效應的實驗驗證。(a)鉑中的自旋電流轉化為NiO中的磁子電流，然後將自旋角動量轉移到Y 3菲 5O 12(釔鐵石榴石)。(b)不同磁場下的異常霍爾電阻與外加電流的函式關係。在相反的磁場下，觀察到相反的開關方向的磁化開關回路。眼壓(圖片)
自旋力矩提供了方便的電動手段，有效地控制磁化。它通常由自旋極化電流或透過自旋霍爾效應產生的純自旋電流產生。前者和後者分別稱為自旋傳遞扭矩(STT)和自旋軌道扭矩(SOT)。利用這些工具，人們已經開發了具有平面磁各向異性的第二代STT-MRAM (Magnetic Random-Access Memory)，具有垂直磁各向異性的第三代STT-MRAM和第四代SOT-MRAM等自旋電子器件和晶片。此外，垂直STT-MRAM晶片已經被演示並接近大規模應用。
在自旋有序系統或自旋波或磁子中，集體激發僅透過局域自旋之間的相鄰耦合，而沒有流動的帶電電子，就可以遠距離傳輸自旋角動量，從而揭示了微電子學的一個無焦耳加熱版本。因此，馬格納子被認為是傳遞、儲存和處理自旋資訊的思想載體。
在此之前，除了純自旋電流外，馬格納子是否能傳遞自旋轉矩，是馬格納子和自旋電子學的一個尚未解決的前沿問題。這個問題的答案決定了發展純磁方法來控制磁化的可能性。雖然對磁子傳遞轉矩效應進行了理論研究，但在實驗中對其進行準確的驗證仍具有挑戰性。
郭Chenyang博士WAN Caihua副教授和教授漢秀峰等M02集團在中國科學院物理研究所最近設計了一個絕緣磁異質結構Y3Fe5O12 NiO / Pt與垂直磁各向異性(PMA) MTT current-driven磁化效應已明確證實的切換的現象。
在該結構中，鉑作為一種強自旋軌道耦合的重金屬，透過施加電流使其產生純自旋電流。NiO是一種反鐵磁絕緣體，用於將電子自旋電流轉換為磁自旋電流(磁自旋電流)。採用帶有PMA的絕緣Y3Fe5O12 (YIG)作為磁子接收器。一旦MTT存在，YIG的磁化可以傾斜或開關磁子電流。
YIG和NiO作為絕緣體，可以安全地防止電子電流穿透，從而消除電子自旋電流的影響。同時，垂直YIG不能被平面內的osted場確定地切換，這完全排除了osted機制的可能性。因此，只有透過反鐵磁NiO的磁子電流才有能力對YIG施加扭矩，使YIG發生磁化開關。
這一觀察結果無疑地證實了MTT效應。根據SOT感應磁化開關的特性，如果施加的面內場反轉，SOT開關方向也應反轉。這個特性可以是MTT效應的一個額外指示。
因此，本工作明確建立了磁子傳遞轉矩效應的物理場景，表明MTT作為一種有效的控制磁絕緣子磁化的工具，可以促進純磁子儲存和邏輯器件的發展。
相關的工作發表在《物理評論B》上，題為“透過馬儂傳遞轉矩開關磁絕緣子的垂直磁化”。
更多資訊:郭長勇等，利用磁子傳遞轉矩控制絕緣子垂直磁化強度， 物理評論B（2021). DOI: 10.1103 / PhysRevB.104.094412
