非对称SrRuO3薄膜的原子结构和自旋轨道转矩磁化开关结果控制在原子层水平

就像蝴蝶扇动翅膀一样，有时微小的变化会给我们的生活带来意想不到的大结果和变化。浦项工业大学(POSTECH)的研究小组做出了微小的改变，开发出了下一代DRAM存储器的热门材料“自旋轨道扭矩(SOT)”。

该研究小组由浦项工业大学物理系Daesu Lee教授和Yongjoo Jo博士研究生以及材料科学与工程系Si-Young Choi教授领导，通过复合氧化物的原子水平控制实现了高效的无场SOT磁化开关。他们的研究结果发表在《纳米快报》上。

SOT产生于电子的自旋(磁性)和运动(电性)之间的相互作用。这种现象通过电流流动时自旋的运动来控制磁态。通过利用磁信息代替电信息，存储器功耗降低，使其有利于非易失性存储器，即使在断电时也能保留信息。

研究人员一直在积极探索用于这些应用的各种材料，包括半导体和金属。特别是，人们对发现既具有磁性又具有“自旋霍尔效应”的材料非常感兴趣。

利用sot进行高效磁化开关的研究受到了广泛的关注。然而，一个挑战仍然存在:在单层内产生的相反自旋电流往往会相互抵消。

浦项工科大学的李大修教授和崔时英教授通过系统地修改材料看似不起眼的结构，解决了这个问题。钌酸锶(SrRuO3)是一种具有磁性和自旋霍尔效应的复合氧化物，已广泛应用于SOT研究。

该团队通过微小地调整这些层的原子晶格结构，合成了具有不对称自旋霍尔效应的SrRuO3。通过精心设计的不对称表面结构在自旋霍尔效应中产生不平衡，他们能够在特定方向上控制磁化。

基于这种方法，该团队成功地实现了无需磁场的高效磁化开关。通过将SOT整合到基于SrRuO3的设备中，他们可以只使用电流来重新定位磁畴来写入和读取数据。

与迄今为止任何已知的单层、无现场系统相比，由此产生的存储设备具有最高的效率(提高2至130倍)和最低的功耗(降低2至30倍)。这种磁化开关在没有磁场的情况下完成，同时保留了SrRuO3在以前研究中使用的传统特性。

浦项工科大学的Daesu Lee教授说:“该团队合成的不对称SrRuO3是研究铁磁性和自旋霍尔效应之间相互作用的关键平台。”他补充说:“我们期待着进一步的研究，以发现新的SOT机制，并开发高效、室温、单相SOT材料。”