主讲人：陈景升 教授（新加坡国立大学）

题目：非共线反铁磁序的有效电学操控

时间：2025年7月17日（星期四）上午10：00

地点：理工楼 1318

邀请人：刘小蜥 席力

报告摘要：

作为器件中的活性组件，反铁磁体因其可忽略的杂散场和超快的磁动力学特性近期备受关注，在实现高密度、高速存储器件方面极具潜力。目前，已实现通过电流诱导的自旋轨道转矩（Spin-Orbit Torque，SOT）来切换反铁磁序（Antiferromagnetic，AFM）。为实现节能存储，需进一步降低临界翻转电流密度。此外，在垂直结构中，尤其是无外磁场的情况下，SOT诱导的反铁磁序双向翻转仍未得到揭示，这对于实际应用至关重要。近期研究表明，得益于高轨道转矩生成效率，电流诱导的轨道霍尔效应（Orbital Hall Effect，OHE）可有效操控铁磁序。本报告中，将介绍通过源自金属锰（Mn）或氧化物氧化铜（CuO_x）的OHE，在外尔半金属Mn₃Sn中实现反铁磁序确定性翻转。尽管已证实Mn₃Sn本身能够将轨道转矩转换为自旋转矩，但我们发现，插入适当厚度的Pt等重金属层，可有效降低临界翻转电流密度并提高翻转效率[1]。此外，我们通过实验证明，利用二维范德华材料二碲化钨（WTe₂）产生的面内和面外SOT，可在手性反铁磁Mn₃Sn中实现无外磁场的磁八极子垂直翻转，面外SOT打破了面内反演对称性，即使在多晶Mn₃Sn中也能实现磁八极子确定性翻转。多晶Mn₃Sn的切换比高达80%，远高于常见的20-30%，且临界电流密度也降至1 MA/cm²量级[2]。

[1] Zhenyi Zheng, Jingsheng Chen et.al. Nature Communications 15 (1), 745 (2024)

[2] Zhenyi Zheng, Jingsheng Chen et.al. Nature Materials (2025). https://doi.org/10.1038 /s41563-025-02228-4

个人简介：

陈景升，教授，新加坡国立大学材料科学与工程系。他于1999年在中国兰州大学获得博士学位，并于2007年12月加入新加坡国立大学。2001年至2007年，在数据存储研究所（DSI）担任研究科学家。他撰写/合著了300多篇期刊论文，包括《自然》《自然·纳米技术》《自然·材料》《自然·通讯》《科学进展》《先进材料》《物理评论X》《物理评论快报》等，著有3部专著章节，持有10多项专利，并在国际会议上作了100多场特邀报告。他的研究工作被引用超过18000次，H指数为72。他的研究方向磁性和氧化物基非易失性存储器、自旋电子学、铁电隧道结、强关联氧化物材料。最新一代硬盘驱动器（热辅助磁记录技术，Heat-Assisted Magnetic Recording，HAMR）的磁记录介质采用了他的几项发明。获批了多项科研项目。他是电气与电子工程师协会（Institute of Electrical and Electronics Engineers，IEEE）会士，2022年IEEE磁学学会杰出讲师。