物理学系博士生宋鸿康在《Science Advances》上发表论文

近日,北京师范大学物理学系博士生宋鸿康做为共同第一作者在1月5日刊出的《Science Advances》上发表了论文。题目为“Observation of spin-orbit magnetoresistance in metallic thin films on magnetic insulators”。在普通金属和铁磁绝缘体组成的双层膜结构中,首次采用实验的方法直接观察到了一种新类型的自旋轨道耦合磁电阻(spin-orbit magnetoresistance,SOMR)效应,并采用第一性原理计算和玻尔兹曼数值模拟的方式进行了分析。

近年来,在自旋电子学领域中,铁磁绝缘体中的纯自旋流输运问题因其超低耗能的特点引起了广泛的关注。做为一系列问题的焦点,铁磁绝缘体-金属双层膜的磁电阻角度依赖关系引起人们重视,自旋霍尔磁电阻[PRL 110,206601(2013)]这一新效应是因为重金属(如Pt,Ta,W)块体中发生了自旋霍尔效应和相应的逆自旋霍尔效应。但引起类似角度依赖关系的物理根源并不唯一,肖江教授课题组从理论上提出了界面Rashba效应在普通金属和铁磁绝缘体双层膜结构中的磁电阻效应[PRB 90,161412(R)(2014)]。文章巧妙地利用非连续Pt孤岛区分开了之前讨论的SMR,通过第一性原理计算和玻尔兹曼数值模拟的分析,从实验上证实了界面诱导的新磁电阻效应的存在。这也是第一次在弱自旋轨道耦合金属-铁磁绝缘体双层膜中,用界面调制自旋,观测到了磁电阻现象。

该文由南京大学物理学院吴镝课题组、复旦大学物理系肖江课题组、复旦大学物理系向红军课题组和我系夏钶课题组共同合作的成果。

图为Cu和Pt厚度依赖的输运测量。(A)xy平面内两种样品的角度依赖MR测量.(B)Cu(tCu)[Pt(0.4)]/YIG样品中Cu厚度依赖的MR和电阻率测量,其中实线为玻尔兹曼数值模拟的结果.(C)Cu(3)/Pt(tPt)/YIG样品中Pt厚度依赖的MR和电阻率测量

文章详细信息:L. Zhou, H. Song, K. Liu, Z. Luan, P. Wang, L. Sun, S. Jiang, H. Xiang, Y. Chen, J. Du, H. Ding, K. Xia, J. Xiao, D. Wu, Observation of spin-orbit magnetoresistance in metallic thin films on magnetic insulators. Sci. Adv. 4, eaao3318 (2018).

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