层间反对称交换耦合的前沿进展

摘要

层间反对称交换耦合，或者层间Dzyaloshinskii-Moriya (DM)相互作用，存在于以铁磁/非磁/铁磁金属异质结为单元的多层薄膜体系中.其物理来源是体系的对称性破缺、自旋轨道耦合(spin-orbit coupling, SOC)以及Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida(RKKY)机制.层间DM相互作用的理论于20世纪90年代提出，但是由于其强度较小，直到2019年才被实验观测到人工反铁磁结构中的手性交换偏置效应所证实.近期的实验证明层间DM相互作用能帮助无外场自旋轨道转矩(spin-orbit torque, SOT)翻转垂直磁化，对于新兴自旋电子学器件设计意义重大.简要介绍层间DM相互作用的理论推导、相关实验现象、第一性原理的计算方法以及可能的应用，为今后层间DM相互作用相关的研究抛砖引玉.

关键词

Dzyaloshinskii-Moriya相互作用 / 层间反对称交换耦合 / 层间Dzyaloshinskii-Moriya相互作用 / RKKY交换相互作用 / 自旋轨道转矩效应

基金资助

国家重点研发计划(MOST)(2022YFA1405102); 国家自然科学基金(12174405); 宁波重点科技项目(2021000215); 浙江省“先锋”“领雁”研发计划(2022C01053)