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论文标题：Ferromagnetic Resonance of a [GeTe/Sb2Te3]6/Py Superlattice

期刊：

作者：Satoshi Sumi et al.

发表时间：26 November 2021

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研究背景

[GeTe/Sb₂Te₃]超晶格薄膜被称为界面相变存储材料，该薄膜是由Sb₂Te₃ (TI) 和正常绝缘子GeTe (NI) 组成的超晶格，该超晶格有拓扑绝缘子 (RESET相) 和正常绝缘子 (SET相) 两相。近年来，有报道称该薄膜具有磁阻、克尔效应、磁容等磁性。通过ab-initio模拟可以清楚地看出，薄膜是具有强自旋轨道相互作用 (SOI) 的拓扑绝缘体。在室温条件下，薄膜的自旋扩散长度在100 μm以上。本文通过[GeTe/Sb₂Te₃]₆/Ni₈₀Fe₂₀ (Py) 双分子层的自旋力矩铁磁共振 (ST-FMR) 证明了[GeTe/Sb₂Te₃]₆超晶格薄膜的SOI，并估计了[GeTe/Sb₂Te₃]超晶格薄膜具有较大的自旋霍尔角。

研究内容

如图1所示，在结晶蓝宝石衬底上制备了[GeTe/Sb₂Te₃]₆/Py薄膜。使用溅射系统，在GeTe、Sb₂Te₃和Ni₈₀Fe₂₀合金靶上分别溅射得到GeTe、Sb₂Te₃和Py薄膜。(GeTe)₂和 (Sb₂Te₃)₁层的单位厚度分别为0.85 nm和1.0 nm。(GeTe)₂的单位厚度为GeTe的两层单层，(Sb₂Te₃)₁的单位厚度为Sb₂Te₃的一层单层。将[(GeTe)₂/(Sb₂Te₃)₁]双层堆叠6次。为了保证较强的晶体取向，在薄膜作为种子层沉积之前，先形成了20 nm厚的非晶Si和3 nm厚的Sb₂Te₃层，之后在顶部沉积了5 nm厚的Sb₂Te₃层作为保护层。作者可以用这种方法得到一个有序超晶格[1,2]。最后，将在FMR/ST-FMR中沉积60 nm厚的Py层作为核磁共振层和电极。

图1. 样品结构 (a) [GeTe/Sb₂Te₃]₆/Py超晶格薄膜；(b) W/Py薄膜 (对照组)。

图2中横轴表示外加磁场，纵轴表示由铁磁共振引起的直流混合电压。在2a样品中，在Py的谐振频率处检测到较大的谐振直流分量，信号高且对称。单Py薄膜的ST-FMR仅在500 Oe的共振场附近出现一个小峰。大的直流分量被认为是由[GeTe/Sb₂Te₃]₆薄膜产生的。

图2. (a) [GeTe/Sb₂Te₃]₆/Py样品；(b) W/Py样品在7 GHz频率下的ST-FMR频谱。

研究结论

本研究证明了[GeTe/Sb₂Te₃]₆/Py超晶格的ST-FMR。超晶格薄膜表现出具有对称分量的大共振信号，对称S和反对称A分量的比值为1.4，这个值表明超晶格具有较大的自旋霍尔角以及较大的自旋轨道相互作用。作者相信超晶格将是未来自旋电子器件的有前途的材料。

参考文献：

1. Tominaga, J. The Design and Application on Interfacial Phase-Change Memory. Phys. Status Solidi (RRL)-Rapid Res. Lett. 2019, 13, 1800539.

2. Tominaga, J.; Sumi, S.; Awano, H. Intermixing suppression through the interface in GeTe/Sb2Te3 superlattice. Appl. Phys. Express 2020, 13, 075503.

原文出自期刊

Sumi, S.; Hirano, Y.; Awano, H.; Tominaga, J. Ferromagnetic Resonance of a [GeTe/Sb2Te3]6/Py Superlattice. Magnetochemistry 2021, 7, 156.

期刊简介

主编：Carlos J. Gómez García, Universidad de Valencia, Spain

期刊主要覆盖磁性的所有领域，特别关注磁性材料的设计、合成、表征及其结构和性质关系的研究。

2020 Impact Factor: 2.193

2020 CiteScore: 2.313

Time to First Decision: 12.3 Days

Time to Publication: 38 Days