Electrical detection of spin-orbit torque in antiferromagnets

Yeni nesil manyetik bilgi işleme teknolojilerinden olan Ferromanyetik malzeme temelli spintronik cihazlar hafıza cihazlarında uzun bir süre oldukça kritik bir rol oynadı ve ihtiyaçları karşıladı. Ancak hızla artan hacim ve performans gereksinimleri bir noktada ferromanyetik yapıların sınırlarını zorlamaya başladı. Bu noktada antiferromagnetler güncel cihazlardaki bu sorunları çözmek için en önemli aday olarak görülmektedir. Antiferromanyetik (AFM) malzemelerin zıt yönlü spin örgüsü, malzemenin net manyetizasyonunu yok etmesi sayesinde dışarıdan uygulanan manyetik alanlara karşı oldukça dayanıklı olması bu malzemeleri potansiyel cihaz teknolojileri için kaçınılmaz bir aday kılmaktadır. Çalışmamızda AFM cihazlar için manyetik momentlerin DC elektrik akımı kullanılarak manipüle edilmesi ve bunun için kullanılabilecek farklı fiziksel mekanizmalar araştırılmıştır. AFM momentlerin manipüle edilmesi için önerilen birden fazla yöntem olmakla birlikte, bu çalışmada spin-yörünge torku (SOT) kullanılarak elektriksel manipülasyon mekanizması üzerine çalışılmıştır. Bu noktada SOT oluşumu yüksek spin-yörünge etkileşimli ağır metaller (Pt, Ta) kullanılarak elde edilmiştir. Yüksek spin-yörünge etkileşimli(SOC) ağır metal tabakaları(HM) kullanılarak oluşturulan etkide tetikleme mekanizmaları spin Hall etkisi (SHE) ve ara yüzeysel Rashba etkisi (IRE) olup, bu etkilerin AFM yapılarda (IrMn,FeMn) oluşturduğu manyetik manipülasyon araştırılmıştır. İlk olarak bu etkinin fiziksel özelliklerini ve limitlerini test edebilmek adına ikili yapı halinde HM/AFM elektriksel taşınım ölçümleri yapılmış olup, buradan aldığımız donelerle HM/AFM/HM üçlü yapı deneyleri ve [HM/AFM/HM] x n (n=2,3,4..) çoklu yapı deneyleriyle bu etkinin toplanılabilirlik özellikleri araştırılmıştır.