【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】磁性材料是構(gòu)成現(xiàn)代工業(yè)的重要基礎(chǔ)性材料，在永磁電機(jī)、磁制冷、磁傳感、信息存儲(chǔ)、熱電器件等領(lǐng)域扮演著重要角色。在自旋電子學(xué)前沿領(lǐng)域，利用磁性材料中的磁矩引入額外對稱性破缺效應(yīng)是研究熱點(diǎn)。加入儀表網(wǎng)，馬上發(fā)布/獲取信息
近日，中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所半導(dǎo)體超晶格國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的朱禮軍團(tuán)隊(duì)在單晶CoFe (001)薄膜器件中觀測到各向異性的平面能斯特效應(yīng)（Planar Nernst Effect），其強(qiáng)度隨 (001) 晶面的晶格方向強(qiáng)烈變化并呈現(xiàn)面內(nèi)雙軸各向異性（圖1）。當(dāng)磁矩在外磁場驅(qū)動(dòng)下在薄膜材料平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)，電流產(chǎn)生的溫度梯度導(dǎo)致的平面能斯特電壓表現(xiàn)為一個(gè)sin2φ依賴的二次諧波橫向電壓信號(hào)（φ為磁矩相對電流的夾角）。這種各向異性平面能斯特效應(yīng)被認(rèn)為主要起源于內(nèi)稟的能帶交疊效應(yīng)，可能對諧波霍爾電壓、自旋扭矩鐵磁共振、自旋塞貝克等自旋電子學(xué)實(shí)驗(yàn)的分析產(chǎn)生重要影響（圖2），有望應(yīng)用于能量收集電池和溫度傳感器等。然而，這種平面能斯特效應(yīng)的各項(xiàng)異性并未導(dǎo)致任何極化方向的非平衡自旋流（Spin Current）或自旋軌道矩（Spin-Orbit Torque）的產(chǎn)生。
相關(guān)研究成果以Absence of Spin-Orbit Torque and Discovery of Anisotropic Planar Nernst Effect in CoFe Single Crystal為題，發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》（Advanced Science）上。研究工作得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金委面上項(xiàng)目和中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)的支持。
圖1. (a)雙十字霍爾器件中的平面能斯特效應(yīng)；(b)CoFe (001)平面能斯特電壓的各向異性。
圖2. 各向異性平面能斯特效應(yīng)對(a)諧波霍爾電壓、(b)自旋塞貝克、(c)自旋扭矩-鐵磁共振等自旋電子實(shí)驗(yàn)的廣泛影響及其在(d)熱電器件方面的應(yīng)用案例。
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