We report an investigation of temperature dependent spin Hall magnetoresistance (SMR) and anisotropic magnetoresistance (AMR) in Ta/CoFe2O4 nanostructures. The AMR of the Ta/CoFe2O4 nanostructure starts to appear at 50 K and its magnitude enhances dramatically with the decrease in temperature due to the suppressed spin-flip scattering. However, the SMR shows a complex temperature dependence correlated with the thickness of Ta layers. It increases monotonically and slightly with the decrease in temperature in thicker (7 nm) Ta. Moreover, Ta/CoFe2O4 nanostructures with thinner (3 nm) Ta exhibit a significant peak of SMR at about 75 K, probably owing to a good matching between the Ta layer thickness and its spin diffusion length. The fundamental distinct temperature dependences reveal different transport mechanisms of the two magnetoresistance effects. Our results will contribute to the further understanding and optimization of the magnetoresistance effects in spinel magnetic insulator heterojunctions.

1.
B.
Heinrich
,
C.
Burrowes
,
E.
Montoya
,
B.
Kardasz
,
E.
Girt
,
Y.-Y.
Song
,
Y.
Sun
, and
M.
Wu
,
Phys. Rev. Lett.
107
,
066604
(
2011
).
2.
C.
Hahn
,
G.
de Loubens
,
M.
Viret
,
O.
Klein
,
V. V.
Naletov
, and
J.
Ben Youssef
,
Phys. Rev. Lett.
111
,
217204
(
2013
).
3.
K.
Uchida
,
S.
Takahashi
,
K.
Harii
,
J.
Ieda
,
W.
Koshibae
,
K.
Ando
,
S.
Maekawa
, and
E.
Saitoh
,
Nature (London)
455
,
778
(
2008
).
4.
K.
Uchida
,
J.
Xiao
,
H.
Adachi
,
J.
Ohe
,
S.
Takahashi
,
J.
Ieda
,
T.
Ota
,
Y.
Kajiwara
,
H.
Umezawa
,
H.
Kawai
,
G. E. W.
Bauer
,
S.
Maekawa
, and
E.
Saitoh
,
Nat. Mater.
9
,
894
(
2010
).
5.
H.
Nakayama
,
M.
Althammer
,
Y.-T.
Chen
,
K.
Uchida
,
Y.
Kajiwara
,
D.
Kikuchi
,
T.
Ohtani
,
S.
Geprägs
,
M.
Opel
,
S.
Takahashi
,
R.
Gross
,
G. E. W.
Bauer
,
S. T. B.
Goennenwein
, and
E.
Saitoh
,
Phys. Rev. Lett.
110
,
206601
(
2013
).
6.
Y.-T.
Chen
,
S.
Takahashi
,
H.
Nakayama
,
M.
Althammer
,
S. T. B.
Goennenwein
,
E.
Saitoh
, and
G. E. W.
Bauer
,
Phys. Rev. B
87
,
144411
(
2013
).
7.
C.
Hahn
,
G.
de Loubens
,
O.
Klein
,
M.
Viret
,
V. V.
Naletov
, and
J.
Ben Youssef
,
Phys. Rev. B
87
,
174417
(
2013
).
8.
K.
Uchida
,
Z. Y.
Qiu
,
T.
Kikkawa
,
R.
Iguchi
, and
E.
Saitoh
,
Appl. Phys. Lett.
106
,
052405
(
2015
).
9.
S.
Meyer
,
M.
Althammer
,
S.
Geprägs
,
M.
Opel
,
R.
Gross
, and
S. T. B.
Goennenwein
,
Appl. Phys. Lett.
104
,
242411
(
2014
).
10.
S. R.
Marmion
,
M.
Ali
,
M.
McLaren
,
D. A.
Williams
, and
B. J.
Hickey
,
Phys. Rev. B
89
,
220404
(
2014
).
11.
M.
Isasa
,
A.
Bedoya-Pinto
,
S.
Velez
,
F.
Golmar
,
F.
Sanchez
,
L. E.
Hueso
,
J.
Fontcuberta
, and
F.
Casanova
,
Appl. Phys. Lett.
105
,
142402
(
2014
).
12.
Y. J.
Hui
,
W. M.
Cheng
,
Z. B.
Zhang
,
X. M.
Cheng
,
L.
You
, and
X. S.
Miao
, “
Spin Hall magnetoresistance in Ta/CoFe2O4 nanostructures
,”
Appl. Phys. Exp.
9
,
073006
(
2016
).
13.
M.
Althammer
,
S.
Meyer
,
H.
Nakayama
,
M.
Schreier
,
S.
Altmannshofer
,
M.
Weiler
,
H.
Huebl
,
S.
Geprägs
,
M.
Opel
,
R.
Gross
,
D.
Meier
,
C.
Klewe
,
T.
Kuschel
,
J.-M.
Schmalhorst
,
G.
Reiss
,
L.
Shen
,
A.
Gupta
,
Y.-T.
Chen
,
G. E. W.
Bauer
,
E.
Saitoh
, and
S. T. B.
Goennenwein
,
Phys. Rev. B
87
,
224401
(
2013
).
14.
Z.
Ding
,
B. L.
Chien
,
J. H.
Liang
,
J.
Zhu
,
J. X.
Li
, and
J. B.
Youssef
,
Phys. Rev. B
90
,
134424
(
2014
).
15.
E.
Erdem
,
Hybrid Mater.
1
,
62
(
2014
).
16.
A. V.
Ramos
,
M.-J.
Guittet
,
J.-B.
Moussy
,
R.
Mattana
,
C.
Deranlot
,
F.
Petroff
, and
C.
Gatel
,
Appl. Phys. Lett.
91
,
122107
(
2007
).
17.
W.
Huang
,
J.
Zhu
,
H. Z.
Zeng
,
X. H.
Wei
,
Y.
Zhang
, and
Y. R.
Li
,
Appl. Phys. Lett.
89
,
262506
(
2006
).
18.
T. R.
McGuire
and
R. I.
Potter
,
IEEE Trans. Magn.
11
,
1018
(
1975
).
19.
A.
Sulaev
,
M. G.
Zeng
,
S. Q.
Shen
,
S. K.
Cho
,
W. G.
Zhu
,
Y. P.
Feng
,
S. V.
Eremeev
,
Y.
Kawazoe
,
L.
Shen
, and
L.
Wang
,
Nano Lett.
15
(
3
),
2061
(
2015
).
20.
S. S. L.
Zhang
,
G.
Vignale
, and
S. F.
Zhang
,
Phys. Rev. B
92
(
2
),
024412
(
2015
).
21.
A.
Narayan
,
I.
Rungger
, and
S.
Sanvito
,
New J. Phys.
17
,
033021
(
2015
).
22.
Y. T.
Chen
,
S.
Takahashi
,
H.
Nakayama
,
M.
Althammer
,
S. T. B.
Goennenwein
,
E.
Saitoh
, and
G. E. W.
Bauer
,
J. Phys.: Condens. Matter
28
,
103004
(
2016
).
23.
S. Y.
Huang
,
X.
Fan
,
D.
Qu
,
Y. P.
Chen
,
W. G.
Wang
,
J.
Wu
,
T. Y.
Chen
,
J. Q.
Xiao
, and
C. L.
Chien
,
Phys. Rev. Lett.
109
,
107204
(
2012
).
24.
Y. M.
Lu
,
Y.
Choi
,
C. M.
Ortega
,
X. M.
Cheng
,
J. W.
Cai
,
S. Y.
Huang
,
L.
Sun
, and
C. L.
Chien
,
Phys. Rev. Lett.
110
,
147207
(
2013
).
25.
B. F.
Miao
,
S. Y.
Huang
,
D.
Qu
, and
C. L.
Chien
,
Phys. Rev. Lett.
112
,
236601
(
2014
).
26.
X.
Zhou
,
L.
Ma
,
Z.
Shi
,
W. J.
Fan
,
J.-G.
Zheng
,
R. F. L.
Evans
, and
S. M.
Zhou
,
Phys. Rev. B
92
,
060402
(
2015
).
27.
B. F.
Miao
,
L.
Sun
,
D.
Wu
,
C. L.
Chien
, and
H. F.
Ding
,
Phys. Rev. B
94
,
174430
(
2016
).
28.
D. P.
Deorani
and
Y.
Hyunsoo
,
Appl. Phys. Lett.
103
,
232408
(
2013
).
29.
Y. M.
Lu
,
J. W.
Cai
,
S. Y.
Huang
,
D.
Du
,
B. F.
Miao
, and
C. L.
Chien
,
Phys. Rev. B
87
,
220409
(
2013
).
30.
R. P.
van Gorkom
,
J.
Caro
,
T. M.
Klapwijk
, and
S.
Radelaar
,
Phys. Rev. B
63
,
134432
(
2001
).
31.
J.
Smit
,
Physica (Amsterdam)
17
,
612
(
1951
).
32.
R. J.
Elliott
,
Phys. Rev.
96
,
266
279
(
1954
).
33.
M.
Isasa
,
E.
Villamor
,
L. E.
Hueso
,
M.
Gradhand
, and
F.
Casanova
,
Phys. Rev. B
91
,
024402
(
2015
).
34.
M.
Obstbaum
,
M.
Härtinger
,
H. G.
Bauer
,
T.
Meier
,
F.
Swientek
,
C. H.
Back
, and
G.
Woltersdorf
,
Phys. Rev. B
89
,
060407
(
2014
).
35.
T.
Lin
,
C.
Tang
,
H. M.
Alyahayaei
, and
J.
Shi
,
Phys. Rev. Lett.
113
,
037203
(
2014
).
36.
M.
Morota
,
Y.
Niimi
,
K.
Ohnishi
,
D. H.
Wei
,
T.
Tanaka
,
H.
Kontani
,
T.
Kimura
, and
Y.
Otani
,
Phys. Rev. B
83
,
174405
(
2011
).
You do not currently have access to this content.