[April 2015] 이현우, 박재훈 교수 연구실 – Spin-orbit-torque engineering via oxygen manipulation

[April 2015] 이현우, 박재훈 교수 연구실 – Spin-orbit-torque engineering via oxygen manipulation

Nature Nanotechnology 10, 333 (2015)

[그림: 산소량 변화에 따른 스핀-궤도 토크 특성 변화]

 이현우, 박재훈 교수 연구실과 싱가폴 국립대학 양현수 교수 및 고려대학교 이경진 교수의 공동연구 결과가 Nature Nanotechnology 2015년 4월호에 게재되었다. 본 연구는 스핀-궤도 토크의 특성에 대한 연구로서 스핀-궤도 토크가 발생하는 나노구조에 산소를 주입하면 스핀-궤도 토크의 특성이 크게 바뀔 수 있다는 것을 밝힌 것이 핵심 결과이다. 스핀-궤도 토크는 나노구조의 자화 상태를 전기적으로 빠르게 제어할 수 있는 방법으로 소자 응용 가능성이 높아 많은 각광을 받고 있다. 이번 연구 결과는 스핀-궤도 토크의 세기를 키울 수 있는 새로운 가능성을 제시한 논문으로서 스핀-궤도 토크의 발생 원리 규명에 대한 기여 뿐 아니라 소자 응용 측면에서도 많은 기여를 할 것으로 기대된다.

 Spin transfer torques allow the electrical manipulation of magnetization at room temperature, which is desirable in spintronic devices such as spin transfer torque memories. When combined with spin–orbit coupling, they give rise to spin–orbit torques, which are a more powerful tool for controlling magnetization and can enrich device functionalities. The engineering of spin–orbit torques, based mostly on the spin Hall effect, is being intensely pursued. Here, we report that the oxidation of spin–orbit-torque devices triggers a new mechanism of spin–orbit torque, which is about two times stronger than that based on the spin Hall effect. We thus introduce a way to engineer spin–orbit torques via oxygen manipulation. Combined with electrical gating of the oxygen level, our findings may also pave the way towards reconfigurable logic devices.