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Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 9/2021

17.04.2021

Impact of ferromagnetic layer thickness on the spin pumping in Co60Fe20B20/Ta bilayer thin films

verfasst von: Soumyarup Hait, Sajid Husain, Nanhe Kumar Gupta, Nilamani Behera, Ankit Kumar, Rahul Gupta, Vineet Barwal, Lalit Pandey, Peter Svedlindh, Sujeet Chaudhary

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 9/2021

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Abstract

We report the tuneable spin angular momentum transfer (spin pumping) from Co60Fe20B20 (CFB) amorphous alloy into the Ta heavy metal nanolayers. All the films are grown on Si (100) substrate at room temperature using ion-beam sputtering technique. Structural studies reveal that the grown Ta films over amorphous CFB are crystalline even at ultrathin regime. The bilayers possess very low interface roughness (< 0.5 nm) and are continuous throughout the thickness range. Comparative analysis of the spin pumping in CFB (4, 6 and 8 nm) as a function of the Ta thickness (vary from 1 to 10 nm in step of 1 nm) has been performed employing ferromagnetic resonance (FMR) spectroscopy. It is observed that the effective damping increase exponentially with the increase of Ta, (i.e. follows ballistic spin transport) in two series of CFB (4 nm)/Ta (0–10 nm) and CFB(6 nm)/Ta (0–10 nm) bilayers, which is characteristic of normal spin pumping. However, the anomalous behaviour has been observed for CFB (8 nm)/Ta (0–10 nm) bilayer series where the spin current generated in Ta with the thicker CFB behaves oppositely. The results demonstrate the strong dependence of ferromagnet thickness on the spin pumping into the Ta nanolayers. This study paves the way to choose suitable ferromagnetic layer thickness for spin current-induced switching applications in spintronics.

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Literatur
7.
Zurück zum Zitat C. He, A. Navabi, Q. Shao, G. Yu, D. Wu, W. Zhu, C. Zheng, X. Li, Q.L. He, S.A. Razavi, K.L. Wong, Z. Zhang, P.K. Amiri, K.L. Wang, Spin-torque ferromagnetic resonance measurements utilizing spin Hall magnetoresistance in W/Co40Fe40B20/MgO structures. Appl. Phys. Lett. 109, 202404 (2016). https://doi.org/10.1063/1.4967843CrossRef C. He, A. Navabi, Q. Shao, G. Yu, D. Wu, W. Zhu, C. Zheng, X. Li, Q.L. He, S.A. Razavi, K.L. Wong, Z. Zhang, P.K. Amiri, K.L. Wang, Spin-torque ferromagnetic resonance measurements utilizing spin Hall magnetoresistance in W/Co40Fe40B20/MgO structures. Appl. Phys. Lett. 109, 202404 (2016). https://​doi.​org/​10.​1063/​1.​4967843CrossRef
9.
25.
Metadaten
Titel
Impact of ferromagnetic layer thickness on the spin pumping in Co60Fe20B20/Ta bilayer thin films
verfasst von
Soumyarup Hait
Sajid Husain
Nanhe Kumar Gupta
Nilamani Behera
Ankit Kumar
Rahul Gupta
Vineet Barwal
Lalit Pandey
Peter Svedlindh
Sujeet Chaudhary
Publikationsdatum
17.04.2021
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 9/2021
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-021-05876-9

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