近日，我院安红雨教授团队在国际学术期刊Materials Today Quantum上发表研究成果。题目为External manipulation of the spin-orbit torque and magnetization switching in gradient CoPd single layer via hydrogen（氢气对梯度CoPd单层膜自旋轨道矩和磁化翻转的外部调控）。硕士研究生陈泽瀚为该论文第一作者，安红雨教授为论文通讯作者，杨卉副研究员为共同通讯作者。

基于自旋电子学的磁性随机存储技术（MRAM）因为其具有超快读写速度、低能耗、非易失性、高安全性而备受关注，有望替代传统存储技术，目前已发展到第三代基于自旋轨道矩（SOT）的SOT-MRAM。

重金属/铁磁体异质结器件作为SOT-MRAM的核心结构，其SOT得到了大量研究和报道。电流流经重金属层，由于重金属中自旋轨道耦合作用产生SOT，并通过注入铁磁层形成有效磁场进而控制铁磁层的磁化方向。最近的研究表明，在缺少重金属层的情况下，铁磁单层膜也可以产生SOT，并且实现电流驱动磁化翻转。但对于铁磁单层膜SOT的研究还只停留在关注其内部结构，外部操控铁磁单层膜SOT的研究报道较少。

本研究通过制备梯度CoPd单层膜，利用Pd的氢气吸附特性，有效调控其SOT的产生。除此之外，氢气的吸附能有效降低CoPd单层膜中电流驱动磁化翻转所需的临界电流密度。通过对CoPd单层膜吸附氢气产生的晶格应变进行分析，发现CoPd单层膜内应变在SOT调控中起到关键作用。该研究提供了一种外部调控铁磁单层膜SOT的方法，为单层铁磁膜SOT器件的应用提供了一种新思路。

图(a)氢气调控器件测试示意图，(b)氢气对反常霍尔效应的调控，(c)氢气对面外磁性的影响，(d)氢气对面内磁性的影响，(e)改变氢气含量测量SOT曲线，(f)SOT效率随氢气含量的变化。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.mtquan.2024.100008