Field-free deterministic switching of all–van der Waals spin-orbit torque system above room temperature

自旋电子学 凝聚态物理 铁磁性 范德瓦尔斯力 扭矩 磁晶各向异性 磁铁 材料科学 磁场 物理 磁各向异性 磁化 量子力学 分子
作者
Shivam N. Kajale,Thanh Nguyen,Nguyen Tuan Hung,Mingda Li,Deblina Sarkar
出处
期刊:Science Advances [American Association for the Advancement of Science (AAAS)]
卷期号:10 (11) 被引量:20
标识
DOI:10.1126/sciadv.adk8669
摘要

Two-dimensional van der Waals (vdW) magnetic materials hold promise for the development of high-density, energy-efficient spintronic devices for memory and computation. Recent breakthroughs in material discoveries and spin-orbit torque control of vdW ferromagnets have opened a path for integration of vdW magnets in commercial spintronic devices. However, a solution for field-free electric control of perpendicular magnetic anisotropy (PMA) vdW magnets at room temperatures, essential for building compact and thermally stable spintronic devices, is still missing. Here, we report a solution for the field-free, deterministic, and nonvolatile switching of a PMA vdW ferromagnet, Fe 3 GaTe 2 , above room temperature (up to 320 K). We use the unconventional out-of-plane anti-damping torque from an adjacent WTe 2 layer to enable such switching with a low current density of 2.23 × 10 6 A cm −2 . This study exemplifies the efficacy of low-symmetry vdW materials for spin-orbit torque control of vdW ferromagnets and provides an all-vdW solution for the next generation of scalable and energy-efficient spintronic devices.

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