Biカルコゲナイド薄膜における異方性スピン軌道トルクの生成

Anisotropic spin orbit torque induced by symmetry reduction for Bismuth chalcogenide

杉本 聡志*; 荒木 康史   ; 高橋 有紀子*; 家田 淳一   ; 葛西 伸哉*

Sugimoto, Satoshi*; Araki, Yasufumi; Takahashi, Yukiko*; Ieda, Junichi; Kasai, Shinya*

重金属・強磁性体ヘテロ構造に生じるスピン軌道トルク(SOT)は、磁化の電流操作手法における基幹技術のひとつである。一方で、従来型SOTには面直方向の対称性の破れに起因する不動点(invariant point)が存在し、垂直磁化膜の磁化反転プロセスにおいて終状態を制御できない問題(nondeterministic switching)が指摘されてきた。このような幾何学的制約に対し、近年、WTeや-CuPt/CoPtといった低対称性界面を使用した、新規SOT制御手法が注目されている。本研究では、C3v点群対称性を示すトポロジカル絶縁体BiTe薄膜界面に対し、楔形構造化等に起因するC1点群への対称性低下(symmetry reduction)を実現することで、強い異方性を示すSOTの生成に成功した。このような対称性を低下させる摂動下では、従来の直交方向への偏極成分(y-DL)に加え、面直成分(z-DL, z-FL)と平行成分(x-DL)へのSOT生成が新たに導出された。この異方的SOTを採用し、磁気共鳴状態における特異な非相反性と、電流誘起磁化反転における極性依存性が実験的にも観測された。

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