Спин-аккумуляционные и тепловые эффекты электрического тока в магнитных наноструктурах

Р.С. Заворницын, Л.И. Наумова, М.А. Миляев, А.А. Гермизина, И.А. Ясюлевич, Н.Г. Бебенин, И.К. Максимова, А.Ю. Павлова, Т.П. Криницина, Т.А. Чернышова, В.В. Проглядо, Е.И. Патраков, И.Ю. Каменский, В.В. Устинов

Институт физики металлов имени М.Н. Михеева УрО РАН, г. Екатеринбург
 

Для пленок металлов с сильным спин-орбитальным взаимодействием (Pt, WTa) и наноструктур Ta/Me/Ta (Me: FeMn, Dy, CoFe) обнаружено продольное положительное магнитосопротивление, обусловленное спиновой аккумуляцией. Показано, что магнитосопротивление наноструктур, содержащих слои металлов с различными типами магнитного упорядочения зависит от величины спинового тока, инжектированного в слой магнетика. Синтезированы спиновые клапаны на основе слоя β-W75Ta25, обладающего большой величиной спинового угла Холла. В магнитосопротивлении наноструктур обнаружены эффекты, обусловленные как спиновой аккумуляцией, так и нагревом электрическим током (рисунок). Разработана методика изменения однонаправленной анизотропии в отдельных элементах мостовой схемы путем пропускания импульсов тока.

 
 
Рисунок. Зависимости R(H) для структуры Ta/CoFe/Ta (а) и спинового клапана NiFeCr/NiFe/FeMn/CoFe/ Cu/CoFe/NiFeCr (б). Вставка: схематичное изображение структуры Ta/CoFe/Ta, магнитного момента М ферромагнитного слоя CoFe и спиновой поляризации S аккумулированных электронов в Ta (а); изменение оси однонаправленной анизотропии в спиновом клапане за счет теплового действия тока (б).

 

 

Публикации

  1. Spin accumulation effects in magnetoresistance of thin platinum films / L. Naumova, M. Milyaev, R. Zavornitsyn, I. Yasyulevich, N. Bebenin, I. Maksimova, T. Krinitsina, T. Novikov, E. Patrakov, V. Proglyado, I. Kamensky, V. Ustinov // Thin Solid Films. – 2025. – V.828. – P.140794 – 140803.

  2. Продольное магнитосопротивление наноструктур Тa/FeMn/Ta, Ta/Dy/Ta и Ta/CoFe/Ta, обусловленное спиновым эффектом Холла / Р.С. Заворницын, Л.И. Наумова, М.А. Миляев, И.К. Максимова, В.В. Проглядо, В.В. Устинов // Изв. РАН. Серия физическая. – 2025. – V.89. – P.514 – 521.

  3. Spin–Orbit Torque Controlled Spin Valves Based on WTa Nanolayers / L.I. Naumova, R.S. Zavornitsyn, M.A. Milyaev, A.A. Germizina, I.K. Maksimova, T.A. Chernyshova, A.Yu. Pavlova, V.V. Proglyado, V.V. Ustinov // PMM. – 2025. – V.126. – P.745 – 753.

  4. Current‑Induced Exchange Bias Switching in Spin Valve Elements of a Wheatstone Bridge / L. Naumova, A. Germizina, R. Zavornitsyn, M. Milyaev, I. Maksimova, T. Chernyshova, V. Proglyado, V. Ustinov // Journal of Electronic Materials. – 2025. – V.54.  – P.7423 – 7433.

 

1.3.2. Физика конденсированных сред и физическое материаловедение. Работа выполнена по проекту РНФ № 24-12-20022.