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(A) study on sign inversion of spin hall magnetoresistance in non-magnet/NiFe bilayer = 비자성/NiFe 이중접합 구조의 스핀 홀 자기저항 부호 반전에 대한 연구
서명 / 저자 (A) study on sign inversion of spin hall magnetoresistance in non-magnet/NiFe bilayer = 비자성/NiFe 이중접합 구조의 스핀 홀 자기저항 부호 반전에 대한 연구 / Min Gu Kang.
발행사항 [대전 : 한국과학기술원, 2018].
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Spin Hall magnetoresistance (SMR) in heavy metal (HM)/ferromagnet (FM) bilayer structures results from the interaction between spin Hall effect-induced spin currents in the HM and magnetic moment of the FM. The resistance of the HM/FM bilayers is determined by the relative orientations of the induced spins and the mag-netization; it is lowest when they are parallel aligned. In this work, we report the sign inversion of the SMR in HM/NiFe bilayers as a function of NiFe thickness, where HM is Ta or Pt. For a thin NiFe layer, normal or posi-tive SMR is observed; however, with an increasing NiFe thickness, the sign of the SMR is inverted. This is at-tributed to a negative SMR in the NiFe layer and its dominant contribution to the SMR in the bilayer with a thicker NiFe. We also observe a similar NiFe thickness dependence of anomalous Hall resistance of the bilayers, which is the variation of the transverse resistance arising from the SMR. The sign inversion of SMR in HM/NiFe bilayer cannot be explained by the conventional SMR model, which requires further theoretical and experi-mental investigation.

비자성/강자성 이중접합 구조의 스핀 홀 자기 저항은 비자성 물질의 스핀 홀 효과로부터 유도된 스핀 전류와 강자성 물질의 자기 모멘트 사이의 상호 작용으로 발생한다. 비자성/강자성 이중접합에서 전도체의 저항은 유도 된 스핀과 자화의 상대적인 방향에 의해 결정되며 두 물리량의 방향벡터 성분이 평행하게 정렬되었을 때 가장 낮은 저항 값을 갖는다. 본 연구에서는 비자성/NiFe 이중접합구조에서 관찰된 NiFe두께 변화에 따른 스핀 홀 자기저항의 부호반전 현상에 대해 보고하고자 한다. 여기서 비자성 물질로는 스핀-궤도결합이 강해 스핀 홀 효과가 큰 금속물질로 알려져 있는Ta 과 Pt을 채택하였다. 실험을 통해 확인한 결과, NiFe층의 두께가 얇을 때에는 기존에 보고된 결과와 동일한, 양의 부호를 갖는 스핀 홀 자기저항이 관찰되었다. 그러나 NiFe 두께가 증가함에 따라 스핀 홀 자기저항의 부호가 반전되는데, 이것은 NiFe 층에서 발생하는 음의 스핀 홀 자기저항이 이중접합에서의 전체 자기저항을 결정하는데 지배적인 기여를 함으로서 나타남을 의미한다. 우리는 또한 스핀 홀 자기저항에 대해 횡 방향으로 발생하는 저항 변화를 나타내는 비정상 홀 저항을 측정하여 유사한 NiFe 두께 의존성을 관찰하였다. 이러한 비자성/NiFe 이중접합 구조에서 스핀 홀 자기저항의 부호 반전 현상은 기존에 보고된 스핀 홀 현상을 기반으로 하는 모델로는 설명할 수 없으며 본 연구에서는 계면 스핀-궤도 산란을 포함한 새로운 모델을 제시하고 이를 바탕으로 실험 결과를 해석하였다.

서지기타정보

서지기타정보
청구기호 {MMS 18033
형태사항 vi, 54 p. : 삽도 ; 30 cm
언어 영어
일반주기 저자명의 한글표기 : 강민구
지도교수의 영문표기 : Byong-Guk Park
지도교수의 한글표기 : 박병국
학위논문 학위논문(석사) - 한국과학기술원 : 신소재공학과,
서지주기 References : p. 49-52
주제 spin Hall magnetoresistance
spin Hall effect
spin-orbit interaction
interfacial spin-orbit scattering
스핀 홀 자기저항
스핀 홀 효과
스핀-오빗 상호작용
계면 스핀-오빗 산란
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