电学方法调控磁化翻转和磁畴壁运动的研究进展∗

张楠 张保 杨美音 蔡凯明 盛宇2) 李予才邓永城 王开友

1)(中国科学院半导体研究所,半导体超晶格国家重点实验室,北京 100083)

2)(北京科技大学物理系,北京 100048)

综 述

电学方法调控磁化翻转和磁畴壁运动的研究进展∗

张楠1)张保1)杨美音1)蔡凯明1)盛宇1)2)李予才1)邓永城1)王开友1)†

1)(中国科学院半导体研究所,半导体超晶格国家重点实验室,北京 100083)

2)(北京科技大学物理系,北京 100048)

(2016年10月11日收到;2016年11月28日收到修改稿)

电学方法调控磁性材料及器件的磁性是当前自旋电子学研究的热点之一.本综述简要介绍利用电学方法调控磁化翻转和磁畴壁运动的研究进展.首先简述了自旋极化电流的产生、自旋流与局域磁矩之间的作用原理以及对应的Landau-Lifshitz-Gilbert-Slonczewski磁动力学方程;然后分别讨论了单层磁性材料、铁磁层/重金属、铁磁层/非磁金属/铁磁层等不同结构中的电流诱导磁化翻转或驱动畴壁运动;最后介绍了利用压电效应、磁电耦合效应和栅极电场效应三种电压方式对磁矩的调控.在此基础上,对电学方法调控磁化翻转和磁畴壁运动进行了总结和展望.

自旋电子学,自旋转移矩,自旋轨道耦合,电压调控

1 引 言

电子的自旋具有向上和向下两个取向,以磁矩的特性表现出来,广泛存在于各种材料中.磁性材料中电子自旋的取向可以作为信息存储和处理的介质.目前已经应用的磁性硬盘是用外加磁场来操控磁性材料的磁化翻转,达到信息写入的目的.由于磁盘的写入过……