論文の概要: Interfacial chirality-induced magnetic-field-free switching with high energy efficiency in all-vdW heterostructures
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.08023v1
- Date: Thu, 09 Jul 2026 00:59:18 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-07-10 14:45:27.381047
- Title: Interfacial chirality-induced magnetic-field-free switching with high energy efficiency in all-vdW heterostructures
- Title（参考訳）: 全vdWヘテロ構造における界面キラリティ誘起磁場フリースイッチングと高エネルギー化
- Authors: Kai-Xuan Zhang, Suik Cheon, Seungbok Lee, Joonyoung Choi, Jihoon Keum, Hyuncheol Kim, Yeochan An, Woonghee Cho, Suhan Son, Jingyuan Cui, Pyeongjae Park, Younjung Jo, Jun Sung Kim, Hyun-Woo Lee, Je-Geun Park,
- Abstract要約: 多くの科学分野にまたがる中心的な概念であるキラリティは、新しい物理現象の発見を刺激し続けている。
ここでは, キラルCo2/3TaS2とアキラルvdW強磁性体Fe3GeTe2からなる全ファンダーワール(vdW)ヘテロ構造が, 2つの異なるスピン軌道トルクを示すことを示した。
これらのトルクは、極低電流密度106A/cm2と最小電力散逸1015W/m3の垂直磁化の磁場なし切替を可能にする。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.804310965605886
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Chirality, a central concept across many scientific disciplines, continues to inspire the discovery of novel physical phenomena. In condensed matter physics, structural chirality - defined by the absence of mirror plane symmetries - has primarily been explored in bulk materials. However, new chiral phenomena can emerge uniquely at the interface, distinct from their bulk counterparts, when a chiral material forms a heterostructure. Here, we demonstrate that all van-der-Waals (vdW) heterostructure composed of the chiral Co1/3TaS2 and the achiral vdW ferromagnet Fe3GeTe2 exhibits two distinct and unconventional spin-orbit torques originating from the interfacial chirality. These torques enable magnetic-field-free switching of perpendicular magnetization with ultralow current density ~ 10^6 A/cm^2 and minimal power dissipation < 10^15 W/m^3. Moreover, by replacing Fe3GeTe2 with a similar vdW ferromagnet, Fe3GaTe2, but of higher Curie temperature, we achieved the magnetic-field-free switching at room temperature in the Fe3GaTe2/Co1/3TaS2 vdW heterostructure. Our findings establish interfacial chirality as a powerful new handle for spintronic control, opening a new pathway to explore chirality-induced phenomena beyond the bulk symmetry constraints - and paving the way toward highly efficient, low-power spintronic devices based on all-vdW heterostructures.
- Abstract（参考訳）: 多くの科学分野にまたがる中心的な概念であるキラリティは、新しい物理現象の発見を刺激し続けている。
凝縮物質物理学において、鏡面対称性の欠如によって定義される構造的キラリティは、主にバルク材料で研究されている。
しかし、キラル物質がヘテロ構造を形成するとき、界面に新しいキラル現象が現れる。
ここでは, キラルCo1/3TaS2とアキラルvdW強磁性体Fe3GeTe2からなる全ファンダーワール(vdW)ヘテロ構造が, 界面のキラル性から生じる2つの異なるスピン軌道トルクを示すことを示した。
これらのトルクは、極低電流密度 ~ 10^6 A/cm^2 で垂直磁化の磁場なし切替を可能にする。
さらに, Fe3GeTe2を類似のvdW強磁性体Fe3GaTe2に置き換えることにより, Fe3GaTe2/Co1/3TaS2vdWヘテロ構造において, 室温での磁場自由スイッチングを実現した。
我々の研究は、スピントロニクス制御のための強力な新しいハンドルとして界面キラリティを確立し、バルク対称性制約を超えたキラリティ誘発現象を探索する新たな経路を開き、全vdWヘテロ構造に基づく高効率で低消費電力のスピントロニクスデバイスへの道を開いた。
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