The manipulation of the magnetization by in-plane current utilizing spin-orbit coupling has been receiving a great deal of attention due to its possible applications in non-volatile spin-orbit torque magnetic random access memory (SOT-MRAM) as well as in reprogrammable magnetic switch which can be integrated in spin logic devices. In heavy metal (HM)/ferromagnet (FM)/oxide structures, in-plane current generates spin accu-mulation at the HM/FM interfaces with spin Hall effect (SHE) and/or interfacial spin-orbit coupling (ISOC), which gives rise to a torque to the FM layer. This is known as spin-orbit torque (SOT) because the SHE and ISOC are both based on the spin-orbit coupling. There are several reports on the contribution of bulk SHE on SOTs and many researchers attempted to manipulate bulk SHE by changing thicknesses for heavy metal layer and also by changing materials for heavy metal layer since SHE is considered to be determined when the materials are chosen. However, there is little study on introducing defects or impurities into the heavy metal layer thereby changing the SHE in heavy metal layer and changing effective spin Hall angle. In this work, the defects were introduced to the Pt layer by controlling resistivity of the Pt layer through varying Pt deposition condition in an attempt to modulate the extrinsic contribution to the spin Hall effect in $Ta/Pt/Co/AlO_x$ stack. The effect of the Pt resistivity on the spin Hall effect and the SOT were studied along with the annealing effect on SOTs.
최근 들어 스핀-궤도 결합을 이용한 면방향 전류 자화 스위칭이 현재 연구중인 차세대 비 휘발성 메모리 소자인 MRAM와 같은 차세대 스핀트로닉스 소자 등으로 인하여 많은 주목을 받고 있다. 주로 스핀-궤도 결합이 강한 중금속(HM)/강자성 금속(FM)/산화물 구조에서 면방향으로 전류가 흐르면 스핀 홀 효과(SHE) 및 계면에서의 스핀-궤도 결합(ISOC)에 의해서 HM/FM 계면에 스핀 축적이 일어나고 이는 FM층에 토크로 작용한다. 이와 같이 강한 스핀-궤도 결합에서 나오는 스핀 홀 효과 및 계면에서의 스핀-궤도 결합으로 인한 토크를 스핀-궤도 토크라고 불린다. 현재까지 스핀-궤도 결합이 강한 중금속에서 나오는 벌크 스핀 홀 효과가 중금속 물질에 따라 정해져 있다고 여겨졌기 때문에 이를 두께변화 및 물질교체 등으로 제어하여 스핀-궤도 토크를 변화시키는 실험들이 보고되고 있다. 위와 같이 벌크 스핀 홀 효과를 변화시키기 위해서 물질자체를 바꾸는 실험들은 많이 보고되어왔지만 같은 물질에서 불순물 및 결함 등을 직접 중금속 물질에 주입하여 스핀 홀 효과를 제어하여 유효 스핀 홀 각도를 바꾸는 실험들은 아직까지 보고된 바가 별로 없다. 고로 본 연구에서는 Pt층의 증착 조건을 바꿈으로써 Pt층에 결함을 주입하여 Pt층의 비저항을 바꿔 스핀 홀 효과를 제어하는 실험을 수행하였다. 이와 같이 Pt층의 비저항에 따른 스핀 홀 효과 및 스핀-궤도 토크의 변화 그리고 열처리에 대한 스핀-궤도 토크의 변화를 본 연구에서 집중적으로 살펴보았다.
