自旋軌道轉移矩新成果登上Adv.Sci！有了這臺電學測量儀，你也一樣發頂刊

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文獻進展

早在1996年，John Slonczewski和Luc Berger就提出一個理論，即大密度電流可以驅動磁化翻轉，這被稱為自旋轉移矩（spin transfer torque）。該理論指出電荷的運動也可以影響自旋的取向。1998年，這個理論被實驗證實後成為了廣泛研究的熱點。與傳統的電子器件（透過操縱非磁性半導體中的電荷來處理資訊）不同，自旋電子器件基於電子的自旋，提供了創新的解決方案。為了將自旋電子學納入現有的成熟半導體技術中，基於自旋的器件通常設計為具有磁性隧道結的核心結構，該結構可以應用到磁性隨機存取儲存器（MRAM）的生產工藝之中。

近日在Advanced Science期刊上發表的一篇高自旋軌道轉矩效率範德華異質結構的研究，對如何有效提高自旋軌道轉移矩(SOT)效率並儘可能降低臨界電流密度進行了進一步討論。

文中指出範德華異質結能夠在室溫條件下提供高效能自旋電子注入，並對關鍵性的拓撲絕緣體層的作用進行了詳細探討。透過其拓撲表面態自旋軌道鎖定增強了SOT自旋軌道轉移矩效率，同時拓撲表面態的低電導也有效抑制了透過體態拓撲絕緣體以及臨近的鐵磁金屬層的漏電流，從而保障了介面電荷-自旋轉換效率。

案例概述

該工作由韓國浦項科技大學Jun Sung Kim，Gil-Ho Lee和三星先進技術研究院Won Joon Cho（共同通訊作者）等合作完成。研究團隊採用了由塊材絕緣TI Sn摻雜的Bi_1.1Sb_0.9Te₂S₁原子薄層和室溫鐵磁體Fe₃GaTe₂組成的vdW異質結，使TSS上的相對電流比提高到≈20%。

該研究工作運用Lake Shore 公司生產的M81-SSM多通道高精度低噪聲綜合電學測量儀，利用其精細電流及高靈敏度電錶完成了大量電學輸運相關的測量。

圖 1. Sn-BSTS 和 Fe₃GaTe₂奈米器件的器件構造和表徵

圖 2. Fe₃GaTe₂ 塊狀晶體和原子級薄片的磁效能

圖 3. 透過二次諧波測量得出的電流感應SOT磁場

全新M81系統

MeasureReady™ M81-SSM系統採用模組化設計，並利用MeasureSync™自主研發訊號同步技術實現訊號源模組和測量模組的所有通道最高100kHz的訊號即時同步。利用MeasureSync™技術M81系統可以在同一時間對所有通道進行取樣，確保在相同條件下對被測器件或樣本進行測試，獲得一致性的資料。

M81採用主機與模組的搭配方案

若您對裝置有任何問題，歡迎掃碼諮詢！

M81主機是M81 SSM系統的核心。根據訂購的型號，儀器支援 2、4 或 6 個通道，分別包括 1、2 或 3 個訊號源和 1、2 或 3 個測量單元。每臺 M81 儀器可管理 1 至 3 個訊號源通道和 1 至 3 個測量通道，以便在單個測試序列中測試多個被測器件或樣品，而不會因線路複雜化和訊號切換造成訊號劣化。此外還可以將多臺儀器組合起來，進一步提高訊號源和測量通道的能力，而不會降低模擬效能，同時利用 MeasureSync™ 對系統內所有訊號通道進行定時同步。

M81主機

該主機以 MeasureReady™ 儀器平臺為基礎，採用圖形化觸控式螢幕介面進行程式設計控制和監測。其符合人體工程學設計的前面板具有 TiltView™ 顯示屏，無論是在工作臺上還是安裝在機架上，都能獲得更佳的可視性。它還支援標準 LAN、USB 和 GPIB 通訊。

M81-SSM採用主機和模組搭配使用的方案，一個主機可以同時擴充套件至多3個源表模組以及至多3個測量模組，每個模組均可以適配直流以及最高100kHz的測量範圍。具體有以下模組可供選擇：

主機與儀器靈活搭配方案

1. VM-10 電壓測量模組

該模組提供解析度從低納伏到 10 V 的直流至 100 kHz 電壓測量，包括振幅、相位和諧波檢測功能。專有的無縫量程技術允許在增減量程時進行連續測量。

VM-10 電壓測量模組

2. CM-10電流測量模組

該模組可在直流至 100 kHz 範圍內，以接近零的輸入偏移電壓測量 fA 至 100 mA 的電流，包括幅值、相位和諧波檢測功能。該模組還具有可配置的硬體和軟體濾波功能。

CM-10電流測量模組

3. BCS-10電流源模組

該模組提供 1 pA 至 100 mA 的可程式設計電流，最大符合 ±10 V 的直流輸出至 100 kHz 正弦輸出。BCS-10 源自 Lake Shore 業界領先的 372 型交流電阻電橋，採用差分或平衡設計，有助於減少或消除低溫恆溫器和其他研究裝置中經常遇到的接地迴路。它擴充套件了 372 型平衡源的功能，增加了可變頻率和振幅程式設計能力，在保持出色噪聲效能的同時，提高了靈活性。