Coexisting Non-Trivial Van der Waals Magnetic Orders Enable Field-Free Spin-Orbit Torque Magnetization Dynamics
Artikel i vetenskaplig tidskrift, 2025
The discovery of van der Waals (vdW) magnetic materials exhibiting non-trivial and tunable magnetic interactions can lead to exotic magnetic states that are not readily attainable with conventional materials. Such vdW magnets can provide a unique platform for studying new magnetic phenomena and realizing magnetization dynamics for energy-efficient and non-volatile spintronic memory and computing technologies. Here, the coexistence of ferromagnetic and antiferromagnetic orders in vdW magnet (Co0.5Fe0.5)5-xGeTe2 (CFGT) above room temperature, inducing an intrinsic exchange bias and canted perpendicular magnetism is discovered. Such non-trivial intrinsic magnetic order enables to realize energy-efficient, magnetic field-free, and deterministic spin-orbit torque (SOT) switching of CFGT in heterostructure with Pt. These experiments, in conjunction with density functional theory and Monte Carlo simulations, demonstrate the coexistence of non-trivial magnetic orders in CFGT, which enables field-free SOT magnetization dynamics in spintronic devices.
(Co0.5Fe0.5)5-xGeTe2
ferromagnet
exchange bias
room temperature
field-free magnetization switching
2D magnets
anti-ferromagnet
spin-orbit torque
Författare
Bing Zhao
Chalmers, Mikroteknologi och nanovetenskap, Kvantkomponentfysik
Lakhan Bainsla
Chalmers, Mikroteknologi och nanovetenskap, Kvantkomponentfysik
Indian Institute of Technology
Soheil Ershadrad
Uppsala universitet
Lunjie Zeng
Chalmers, Fysik, Nano- och biofysik
Roselle Ngaloy
Chalmers, Mikroteknologi och nanovetenskap, Kvantkomponentfysik
P Svedlindh
Uppsala universitet
Eva Olsson
Chalmers, Fysik, Nano- och biofysik
Biplab Sanyal
Uppsala universitet
Saroj Prasad Dash
Chalmers, Mikroteknologi och nanovetenskap, Kvantkomponentfysik
Advanced Materials
09359648 (ISSN) 15214095 (eISSN)
Vol. In Press 2502822Graphene Core Project 3 (Graphene Flagship)
Europeiska kommissionen (EU) (EC/H2020/881603), 2020-04-01 -- 2023-03-31.
2D material-baserad teknologi för industriella applikationer (2D-TECH)
GKN Aerospace Sweden (2D-tech), 2021-01-01 -- 2024-12-31.
VINNOVA (2019-00068), 2020-05-01 -- 2024-12-31.
VINNOVA (2024-03852), 2023-11-01 -- 2029-12-31.
Spinntronik med topologiskt kvantmaterial och magnetisk heterostruktur
Vetenskapsrådet (VR) (2021-04821), 2022-01-01 -- 2025-12-31.
ARTEMI - en Nationell Forskningsinfrastruktur för Elektronmikroskopi
Stiftelsen för Strategisk forskning (SSF) (RIF21-0026), 2022-09-01 -- 2027-12-31.
Vetenskapsrådet (VR) (2021-00171), 2022-01-01 -- 2026-12-31.
Tvådimensionell spintronik minnesteknik
Vetenskapsrådet (VR) (2021-05925), 2021-12-01 -- 2024-11-30.
Topologi och magnetism i nya kvantmaterial
Vetenskapsrådet (VR) (2018-07046), 2020-01-01 -- 2021-12-31.
2D Heterostructure Non-volatile Spin Memory Technology (2DSPIN-TECH)
Europeiska kommissionen (EU) (EC/HE/101135853), 2023-12-01 -- 2026-11-30.
Ämneskategorier (SSIF 2025)
Den kondenserade materiens fysik
DOI
10.1002/adma.202502822