A conductive topological insulator with large spin Hall effect for ultralow power spin-orbit torque switching
Spin orbit torque(이하 SOT)란 Pt, W, Ta과 같이 spin Hall effect(이하 SHE)가 잘 일어나는 물질층과 Co, Ni과 같은 강자성층으로 구성된 multilayer 구조에서 일어나는 현상이다. SHE를 통해 강자성층으로 spin이 주입되며, 이것이 강자성층의 자성을 조절한다. 즉 SHE가 잘 일어나는 물질을 사용할수록 SOT는 강해지며, 이러한 척도를 spin hall angle(이하 θSH)라 한다.
현재 일반적으로 SOT 실험에 많이 사용하는 Pt, W의 경우 θSH가 0.1정도이다. 물론 이보다 θSH가 더 큰 물질도 있다. BiSe와 같은 topological insulator(이하 TI)의 경우 18까지 된다는 보고도 있다. 문제는 이러한 TI는 전기 전도도가 낮아서, bilayer로 사용하면 전류가 잘 흐르지 않는다는 것이다. 결과적으로 bilayer에서 Pt를 사용할 때만큼 SOT가 발생하지 않는다. 전류가 잘 흘러야 그에 비례해서 SHE로 발생하는 spin이 많아지고, 그만큼 SOT도 커지기 때문이다.
본 논문에서는 θSH가 50정도로 매우 크면서, 동시에 전기 전도도도 Pt, W급으로 좋아 bilayer에서도 SOT가 매우 잘 관측되는 BiSb에 대해 소개한다.
작성 원운재
E-mail : wonwoonjae@kaist.ac.kr
참석자(ZOOM seminar): 박민규, 원운재, 박재현, 이택현, 김현규, 박지호, 이근희, 유무진, 송무준, 양지석