Magneto-Optische Detektion des Spin-Hall-Effekts in Pt- und W-Dünnschichten

Die Umwandlung von Ladungsströmen in Spinströme in nichtmagnetischen Leitern ist eine charakteristische Manifestation der Spin-Bahn-Kopplung, die wichtige Implikationen für spintronische Geräte hat. Hier berichten wir über die Messung der interfacialen Spinansammlung, die durch den Spin-Hall-Effekt in Pt- und W-Dünnschichten unter Verwendung der magneto-optischen Kerr-Mikroskopie induziert wird. Wir zeigen, dass die Kerr-Rotation in Pt und W ein entgegenges Zeichen hat und linear mit der Stromdichte skaliert. Durch den Vergleich der experimentellen Ergebnisse mit ab initio Berechnungen der Spin-Hall- und magneto-optischen Kerr-Effekte bestimmen wir quantitativ die strominduzierte Spinansammlung an der Pt-Oberfläche mit 5×10^-12 μ₁ A^-1 cm² pro Atom. Aus dickeabhängigen Messungen ermitteln wir die Spin-Diffusionslänge in einer einzelnen Pt-Schicht mit 11±3 nm, was im Vergleich zu Pt, das sich neben einer magnetischen Schicht befindet, signifikant größer ist.