磁性材料及器件2024,Vol.55Issue(1) :6-11.DOI:10.19594/j.cnki.09.19701.2024.01.002

磁控溅射制备的GdCo/Cu/Py异质结自旋-轨道矩铁磁共振研究

The investigation of ST-FMR in GdCo/Cu/Py heterostructure prepared by magnetron sputtering

朱增泰 曹翠梅 朱旭鹏 李佳楠
磁性材料及器件2024,Vol.55Issue(1) :6-11.DOI:10.19594/j.cnki.09.19701.2024.01.002

磁控溅射制备的GdCo/Cu/Py异质结自旋-轨道矩铁磁共振研究

The investigation of ST-FMR in GdCo/Cu/Py heterostructure prepared by magnetron sputtering

朱增泰 1曹翠梅 2朱旭鹏 3李佳楠3
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作者信息

  • 1. 岭南师范学院物理科学与技术学院,广东湛江 524048;松山湖材料实验室,广东东莞 523808
  • 2. 华东师范大学物理与电子科学学院,上海 200241
  • 3. 岭南师范学院物理科学与技术学院,广东湛江 524048
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摘要

近年来,由稀土元素和3d过渡金属构成的亚铁磁材料受到广泛的关注.亚铁磁材料既具有同铁磁材料一样的净余磁矩,又有反铁磁材料的超快动力学特征,这些性质使其成为自旋电子学领域的研究热点之一.在本工作中,采用磁控溅射的方法制备了亚铁磁GdCo/Cu/Permalloy(Py)异质结,通过自旋-轨道铁磁共振(spin-orbit ferromagnetic resonance,ST-FMR)的方法研究了样品的磁化动力学和自旋传输特性,并分析了所制备样品的铁磁共振阻尼与 自旋轨道矩效率.结果表明,所制备GdCo/Cu/Py异质结的自旋轨道矩(spin orbital torque,SOT)效率为-0.08,略低于重金属Pt的自旋霍尔角.同时铁磁共振阻尼分析也显示出GdCo/Cu/Py异质结中没有显著的自旋泵浦效应,导致这种现象的原因可能是界面处自旋传输的非互易性.研究证明亚铁磁GdCo薄膜不同于铁磁性材料的动态磁化特性,显示出其物理研究价值和实际应用潜力.

Abstract

Recently,ferrimagnetic materials composed of rare earth elements and 3d transition metals have received extensive attention.Ferrimagnetic materials have the adjustable net magnetization,as well as the antiferromagnetic-like ultrafast magnetic dynamic behavior,which make it become one of the popular research fields in spintronic.In this work,we prepared the ferrimagnetic GdCo/Cu/Permaloy(Py)heterostructure by magnetron sputtering system.The magnetic dynamic and spin transfer characters of the sample were studied by using the spin-orbit ferromagnetic resonance.The spin orbital torque efficiency of the prepared GdCo/Cu/Py heterstructure is-0.08,which is slightly lower than the spin Hall angle of heavy metal Pt.The damping analysis shows negligible spin pumping effect in the GdCo/Cu/Py heterstructure.We attribute this phenomenon to the non-reciprocity of spin transfer at the interface.Our work shows the unique magnetic dynamic properties of ferrimagnetic GdCo film,showing its practical application potential.

关键词

GdCo薄膜/磁控溅射/ST-FMR/SOT效率/阻尼系数

Key words

GdCo films/magnetron sputtering/ST-FMR/SOT efficiency/damping

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基金项目

广东省基础与应用基础研究基金资助项目(2020A1515110998)

广东省基础与应用基础研究基金资助项目(2022A1515012123)

出版年

2024
磁性材料及器件
中国西南应用磁学研究所

磁性材料及器件

影响因子:0.358
ISSN:1001-3830
参考文献量39
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