报告题目：反铁磁材料在自旋电子学中的应用

报告人：邱志勇 教授
        大连理工大学材料科学与工程学院，三束材料改性教育部重点实验室

报告时间：11月16日下午15:30

报告地点：知新楼C702量子报告厅

邀请人：柏利慧 教授

报告摘要：

   纯自旋角动量的传输（自旋波）因其完全摆脱了电子散射所带来的热损耗，并可在绝缘体中长距离传播，因此被期待在新一代低能耗电子器件中成为替代电流的信息及能量的理想载体。然而，实现自旋波的高效激发、调控、探测是自旋波应用首先必须解决的关键科学技术问题。报告人近年致力于将反铁磁等新型自旋材料引入自旋电子学研究中，并在其中找寻自旋波调控的新解决方案。

本报告将对报告人在反铁磁自旋电子学领域取得的进展进行集中阐述。首先，发现并证实反铁磁磁矩取向对自旋波的传输能够进行有效控制，并利用该性质实现了自旋霍尔磁电阻信号的符号反转（图1b）^[1]。该工作为自旋波传输的调控指示了一个崭新的思路，使反铁磁材料成为解决基于自旋的磁存储器低效率／高成本瓶颈的一个突破口。另一方面，报告人成功地实现了对反铁磁绝缘体超薄膜的磁有序温度的探测，揭示了局域自旋扰动对自旋波传输的影响本质（图1c）^[2]。 更进一步，申请人在反铁磁材料体系中首次观测到了对于自旋波传输的导体／绝缘体相变，并实现了磁场对自旋波传输过程的直接有效的控制。该效应被命名为自旋庞磁阻效应，可被直接应用于新型自旋磁存储器件（图1d）^[3]。

参考文献：

[1] D. Hou, Z. Qiu^*, J. Barker, K. Sato, K. Yamamoto, S. Vélez, J. M. Gomez-Perez, L. E. Hueso, F. Casanova, and E. Saitoh, “Tunable Sign Change of Spin Hall Magnetoresistance in Pt/NiO/YIG Structures” Phys. Rev. Lett. 118, 147202 (2017).

[2] Z. Qiu, J. Li, D. Hou, E. Arenholz, A. T. N’Diaye, A. Tan, K. Uchida, K. Sato, S. Okamoto, Y. Tserkovnyak, Z. Q. Qiu, and E. Saitoh, “Spin-current probe for phase transition in an insulator” Nat. Commu. 7, 12670 (2016).

[3] Z. Qiu, D. Hou, J. Barker, K. Yamamoto, O. Gomonay and E. Saitoh, ‘Spin Colossal Magnetoresistance an antiferromagnetic insulator’, Nat. Materials 17, 577 (2018).

图1 a.薄膜材料中自旋波传输实验的概念图。b. 文献[1]中报道的NiO薄膜中反铁磁矩取向致使自旋霍尔磁电阻符号反号。c.文献[2]中报道的通过自旋波对反铁磁超薄膜的奈尔温度的探测，揭示了自旋扰动对自旋波传输的影响本质。d.文献[3]报道的自旋波传输的导体/绝缘体相变。该相变可被外磁场所调制。

 报告人简介：

邱志勇教授2004年在北京航空航天大学完成硕士课程，2007年在日本德岛大学获博士学位，先后在日本东京理科大学和东北大学进行科研工作，2017年9月起任大连理工大学材料科学与工程学院教授。邱教授主要从事功能材料与自旋电子学融合领域的研究工作，近年来在Nature Materials，Nature Comm., PRL, ACTA Mater.等知名杂志上发表论文53篇，近五年SCI总引用800余次，他引700余次。在日期间，主持日本文部省课题3项，参与重大课题2项。邱教授依托材料开发背景，在自旋电子材料及自旋物理方向进行了长期研究，近两年以推进新一代磁存储器技术为目标，致力于反铁磁自旋电子学领域的开拓，取得了基于反铁磁材料的自旋物理及应用相关的一系列先驱性成果。