The spin Hall magnetoresistance (SMR) effect is studied in a magnetoelectric Cr2O3/heavy-metal W heterostructure. The Cr2O3 film is confirmed as the α-phase, and its Néel temperature is determined. A clear SMR behavior is observed at the interface of Cr2O3/W. A nearly 0.1% SMR ratio is achieved under a magnetic field of 9 T, which is larger than the reported value in the SrMnO3/Pt structure. A systematic study on the variations of SMR as functions of the magnetic field and its angle is performed. Our results indicate that the antiferromagnetic magnetoelectric Cr2O3/W structure has a promising prospect application in future spintronic devices.

1.
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
).
2.
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
).
3.
C.
Hahn
,
G.
de Loubens
,
O.
Klein
, and
M.
Viret
,
Phys. Rev. B
87
,
174417
(
2013
).
4.
S.
Cho
,
S. C.
Baek
,
Y.
Jo
, and
B.
Park
,
Sci. Rep.
5
,
14668
(
2015
).
5.
Z.
Ding
,
B. L.
Chen
,
J. H.
Liang
,
J.
Zhu
,
J. X.
Li
, and
Y. Z.
Wu
,
Phys. Rev. B
90
,
134424
(
2014
).
6.
J. H.
Han
,
C.
Song
,
F.
Li
,
Y. Y.
Wang
,
G. Y.
Wang
,
Q. H.
Yang
, and
F.
Pan
,
Phys. Rev. B
90
,
144431
(
2014
).
7.
Y.
Yang
,
Y.
Xu
,
K.
Yao
, and
Y.
Wu
,
AIP Adv.
6
,
65203
(
2016
).
8.
K. F.
Wang
,
J. M.
Liu
, and
Z. F.
Ren
,
Adv. Phys.
58
,
321
(
2009
).
9.
L. W.
Martin
and
R.
Ramesh
,
Acta Mater.
60
,
2449
(
2012
).
10.
P.
Borisov
,
T.
Ashida
,
T.
Nozaki
,
M.
Sahashi
, and
D.
Lederman
,
Phys. Rev. B
93
,
174415
(
2016
).
11.
M.
Nakamura
,
Y.
Tokunaga
,
M.
Kawasaki
, and
Y.
Tokura
,
Appl. Phys. Lett.
98
,
82902
(
2011
).
12.
R. L.
Gao
,
C. L.
Fu
,
W.
Cai
,
G.
Chen
,
X. L.
Deng
,
H. R.
Zhang
,
J. R.
Sun
, and
B. G.
Shen
,
Sci. Rep.
6
,
20330
(
2016
).
13.
J.
Kim
,
P.
Sheng
,
S.
Takahashi
,
S.
Mitani
, and
M.
Hayashi
,
Phys. Rev. Lett.
116
,
097201
(
2016
).
14.
Q.
Hao
and
G.
Xiao
,
Phys. Rev. Appl.
3
,
034009
(
2015
).
15.
X.
He
,
Y.
Wang
,
N.
Wu
,
A. N.
Caruso
,
E.
Vescovo
,
K. D.
Belashchenko
,
P. A.
Dowben
, and
C.
Binek
,
Nat. Mater.
9
,
579
(
2010
).
16.
Y.
Shiratsuchi
,
H.
Noutomi
,
H.
Oikawa
,
T.
Nakamura
,
M.
Suzuki
,
T.
Fujita
,
K.
Arakawa
,
Y.
Takechi
,
H.
Mori
,
T.
Kinoshita
,
M.
Yamamoto
, and
R.
Nakatani
,
Phys. Rev. Lett.
109
,
077202
(
2012
).
17.
R. N.
Bhowmik
,
K.
Venkata Siva
,
R.
Ranganathan
, and
C.
Mazumdar
,
J. Magn. Magn. Mater.
432
,
56
(
2017
).
18.
N.
Rinaldi-Montes
,
P.
Gorria
,
A. B.
Fuertes
,
D.
Martínez-Blanco
,
L.
Olivi
,
I.
Puente-Orench
,
J.
Alonso
,
M.
Phan
,
H.
Srikanth
,
X.
Marti
, and
J. A.
Blanco
,
IEEE Trans. Magn.
53
,
2300204
(
2017
).
19.
A.
Brataas
,
A. D.
Kent
, and
H.
Ohno
,
Nat. Mater.
11
,
372
(
2012
).
20.
N.
Vlietstra
,
J.
Shan
,
V.
Castel
, and
B. J.
van Wees
,
Phys. Rev. B
87
,
184421
(
2013
).
21.
Z.
Qiu
,
K.
Ando
,
K.
Uchida
,
Y.
Kajiwara
,
R.
Takahashi
,
H.
Nakayama
,
T.
An
,
Y.
Fujikawa
, and
E.
Saitoh
,
Appl. Phys. Lett.
103
,
92404
(
2013
).
22.
S.
Meyer
,
M.
Althammer
,
S.
Geprags
,
M.
Opel
,
R.
Gross
, and
S. T. B.
Goennenwein
,
Appl. Phys. Lett.
104
,
242411
(
2014
).
23.
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.
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
).
You do not currently have access to this content.