O papel da interação Dzyaloshinskii–Moriya interfacial em diferentes sistemas magnéticos perpendiculares baseados em metais pesados e sua aplicação em dispositivos spintrônicos

A interação Dzyaloshinskii–Moriya interfacial (DMI) atua como uma fonte essencial para estabilizar texturas de spins em filmes ultrafinos ferromagnéticos, revelando seu papel significativo na comutação magnética acionada por torque spin–órbita (SOT). Baseando-se em um modelo convincente de parede de domínio Néel homociral, o campo magnético no plano (IP) associado ao efeito DMI foi confirmado como um pré-requisito essencial para a comutação controlada por SOT. Embora a presença do campo IP seja necessária, o impacto da magnitude do campo IP combinado com o efeito DMI na comutação acionada por SOT em diferentes metais pesados (HMs) nunca foi considerado em conjunto. Nesta pesquisa, foi estudada a comutação induzida por SOT sob vários campos IP nos sistemas Pt, W ou Ta/CoFeB/MgO. Os resultados mostram que a corrente crítica limiar IC é quase independente do campo IP na estrutura baseada em Pt; no entanto, ela diminui significativamente com o aumento do campo IP nos sistemas baseados em W e Ta. Combinando o campo DMI derivado e a nucleação dos domínios magnéticos, conclui-se que a diferença significativa nos campos DMI e as posições de nucleação dos domínios são as principais razões para o fenômeno acima. Aproveitando as diferentes propriedades dependentes de IC sobre o campo IP, são propostos e realizados um sistema de armazenamento multiválvula de seis estados de resistência e cinco portas lógicas spin programáveis. Este estudo fornece insights sobre a habilidade especial do efeito SOT modulado pelo DMI, além de expandir uma forma eficaz de construir dispositivos baseados em spins com base neste efeito spintrônico único.