위상 절연체 Bi2Se3와 강자성 NiFe 사이에 MgO 층 삽입 효과 연구 (Effect of MgO Insertion between Topological Insulator Bi2Se3 and Ferromagnet NiFe Multilayer Structures)

서지정보

· 발행기관 : 한국자기학회
· 수록지 정보 : 한국자기학회지 / 32권 / 1호 / 27 ~ 31페이지
· 저자명 : 정선재, Sheng Jiang, Johan Åkerman, 이상훈

초록

본 연구에서는 강자성 공명(ferromagnetic resonance) 실험을 이용하여 위상 절연체(Topological Insulator)인 Bi2Se3와 NiFe 강자성 박막으로 이뤄진 다층박막 구조에서 스핀 펌핑 효과를 연구하였다. 본 연구진은 Bi2Se3/NiFe 다층박막에서의 자기 감쇄 계수가 NiFe 강자성 단층 박막과 비교하여 두 배 정도 커지는 것을 관찰할 수 있었으며, 이는 Bi2Se3와 NiFe 박막 사이에서 강한스핀 펌핑 현상이 있음을 보여주는 결과이다. 다음으로, 본 연구진은 1 nm 두께의 M gO 층을 Bi2Se3와 NiFe 박막 사이에 삽입하였고, 이는 예상하지 못한 새로운 결과를 보여주었다. MgO 층을 삽입한 Bi2Se3/MgO/NiFe 샘플에서는 Bi2Se3/NiFe와 비슷한정도의 자기 감쇄 계수 값이 측정되었으며, 이는 비슷한 정도의 스핀 펌핑 현상이 존재하는 것을 보여주는 결과이다. 하지만,Bi2Se3/MgO/NiFe의 유효 자화 값은 Bi2Se3/NiFe이나 NiFe 단층 박막보다도 더 증가한 값을 보여주었으며, 이는 얇은 M gO 층의삽입이 위상 절연체와 강자성 박막 사이에서 자기 불활성 층의 형성을 줄이고 스핀 펌핑 효과를 개선할 수 있음을 보여주는 결과이다.

영어초록

We study ferromagnetic resonance (FMR) properties of topological insulator Bi2Se3 and ferromagnet NiFe (permalloy) multilayer structures. We found that Bi2Se3/NiFe shows two times larger magnetic damping than that of single NiFe, which indicates strong spin pumping exists in the interface between Bi2Se3 and NiFe. Also, 1 nm thick MgO layer was inserted into between Bi2Se3 and NiFe, where spin-pumping is expected to be suppressed. Bi2Se3/MgO/NiFe shows same amount of spin-pumping effect as observed in Bi2Se3/NiFe, while thin MgO layer can be beneficial for suppressing the formation of magnetic dead layer. These results show that 1 nm thick MgO can be utilized as a good spacer layer without a loss of spin-pumping in the multilayer structures with topological insulator.

참고자료

· 없음