We perform spin torque ferromagnetic resonance measurements on the Si(100)/TiN(100)/epi-Py(100)/β-Ta system. We demonstrate current induced modulation of the Gilbert damping constant, which is about 30% for a current density of 6.25 × 109 A/m2. We show that the observed modulation of the Gilbert damping constant cannot be explained by spin transfer torques arising from the spin Hall effect of the β-Ta layer. An additional mechanism such as antidamping spin-orbit torque resulting from the interface or the crystalline structure of Py thin films needs to be considered.
References
1.
I. M.
Miron
, K.
Garello
, G.
Gaudin
, P.-J.
Zermatten
, M. V.
Costache
, S.
Auffret
, S.
Bandiera
, B.
Rodmacq
, A.
Schuhl
, and P.
Gambardella
, Nature
476
, 189
(2011
).2.
L.
Liu
, O.
Lee
, T.
Gudmundsen
, D.
Ralph
, and R.
Buhrman
, Phys. Rev. Lett.
109
, 096602
(2012
).3.
L.
Liu
, C.-F.
Pai
, Y.
Li
, H.
Tseng
, D.
Ralph
, and R.
Buhrman
, Science
336
, 555
(2012
).4.
S.
Petit
, C.
Baraduc
, C.
Thirion
, U.
Ebels
, Y.
Liu
, M.
Li
, P.
Wang
, and B.
Dieny
, Phys. Rev. Lett.
98
, 077203
(2007
).5.
V. E.
Demidov
, S.
Urazhdin
, H.
Ulrichs
, V.
Tiberkevich
, A.
Slavin
, D.
Baither
, G.
Schmitz
, and S. O.
Demokritov
, Nat. Mater.
11
, 1028
(2012
).6.
M.
Ranjbar
, P.
Dürrenfeld
, M.
Haidar
, E.
Iacocca
, M.
Balinskiy
, T. Q.
Le
, M.
Fazlali
, A.
Houshang
, A. A.
Awad
, R. K.
Dumas
, and J.
Åkerman
, IEEE Magn. Lett.
5
, 3000504
(2014
).7.
H.
Mazraati
, S.
Chung
, A.
Houshang
, M.
Dvornik
, L.
Piazza
, F.
Qejvanaj
, S.
Jiang
, T. Q.
Le
, J.
Weissenrieder
, and J.
Åkerman
, Appl. Phys. Lett.
109
, 242402
(2016
).8.
T.
Chen
, R. K.
Dumas
, A.
Eklund
, P. K.
Muduli
, A.
Houshang
, A. A.
Awad
, P.
Durrenfeld
, B. G.
Malm
, A.
Rusu
, and J.
Akerman
, Proc. IEEE
104
, 1919
(2016
).9.
A. A.
Awad
, P.
Dürrenfeld
, A.
Houshang
, M.
Dvornik
, E.
Iacocca
, R. K.
Dumas
, and J.
Åkerman
, Nat. Phys.
13
, 292
(2016
).10.
P.
Dürrenfeld
, A. A.
Awad
, A.
Houshang
, R. K.
Dumas
, and J.
Åkerman
, Nanoscale
9
, 1285
(2017
).11.
M.
Dyakonov
and V.
Perel
, Phys. Lett. A
35
, 459
(1971
).12.
J.
Hirsch
, Phys. Rev. Lett.
83
, 1834
(1999
).13.
J.
Sinova
, S. O.
Valenzuela
, J.
Wunderlich
, C. H.
Back
, and T.
Jungwirth
, Rev. Mod. Phys.
87
, 1213
(2015
).14.
I. M.
Miron
, G.
Gaudin
, S.
Auffret
, B.
Rodmacq
, A.
Schuhl
, S.
Pizzini
, J.
Vogel
, and P.
Gambardella
, Nat. Mater.
9
, 230
(2010
).15.
I. M.
Miron
, T.
Moore
, H.
Szambolics
, L. D.
Buda-Prejbeanu
, S.
Auffret
, B.
Rodmacq
, S.
Pizzini
, J.
Vogel
, M.
Bonfim
, A.
Schuhl
et al., Nat. Mater.
10
, 419
(2011
).16.
H.
Kurebayashi
, J.
Sinova
, D.
Fang
, A.
Irvine
, T.
Skinner
, J.
Wunderlich
, V.
Novák
, R.
Campion
, B.
Gallagher
, E.
Vehstedt
et al., Nat. Nanotechnol.
9
, 211
(2014
).17.
N.
Behera
, A.
Kumar
, S.
Chaudhary
, and D. K.
Pandya
, RSC Adv.
7
, 8106
(2017
).18.
R.
Bansal
, N.
Behera
, A.
Kumar
, and P. K.
Muduli
, Appl. Phys. Lett.
110
, 202402
(2017
).19.
N.
Behera
, S.
Chaudhary
, and D. K.
Pandya
, Sci. Rep.
6
, 19488
(2016
).20.
J.
Narayan
and B.
Larson
, J. Appl. Phys.
93
, 278
(2003
).21.
A.
Kumar
, D. K.
Pandya
, and S.
Chaudhary
, Appl. Phys. Lett.
102
, 152406
(2013
).22.
S. S.
Rao
, J. T.
Prater
, F.
Wu
, S.
Nori
, D.
Kumar
, and J.
Narayan
, Curr. Opin. Solid State Mater. Sci.
18
, 1
–5
(2014
).23.
R.
Liu
, W.
Lim
, and S.
Urazhdin
, Phys. Rev. Lett.
110
, 147601
(2013
).24.
V.
Demidov
, S.
Urazhdin
, A.
Zholud
, A.
Sadovnikov
, and S.
Demokritov
, Appl. Phys. Lett.
105
, 172410
(2014
).25.
L.
Liu
, T.
Moriyama
, D.
Ralph
, and R.
Buhrman
, Phys. Rev. Lett.
106
, 036601
(2011
).26.
27.
G.
Woltersdorf
, “Spin-pumping and two-magnon scattering in magnetic multilayers
,” Ph.D. thesis (Simon Fraser University
, 2004
).28.
K.
Ando
, S.
Takahashi
, K.
Harii
, K.
Sasage
, J.
Ieda
, S.
Maekawa
, and E.
Saitoh
, Phys. Rev. Lett.
101
, 036601
(2008
).29.
S.
Kasai
, K.
Kondou
, H.
Sukegawa
, S.
Mitani
, K.
Tsukagoshi
, and Y.
Otani
, Appl. Phys. Lett.
104
, 092408
(2014
).30.
T.
Nan
, S.
Emori
, C. T.
Boone
, X.
Wang
, T. M.
Oxholm
, J. G.
Jones
, B. M.
Howe
, G. J.
Brown
, and N. X.
Sun
, Phys. Rev. B
91
, 214416
(2015
).31.
D.
MacNeill
, G. M.
Stiehl
, M. H. D.
Guimaraes
, R. A.
Buhrman
, J.
Park
, and D. C.
Ralph
, Nat. Phys.
13
, 300
(2017
).32.
G.
Allen
, S.
Manipatruni
, D. E.
Nikonov
, M.
Doczy
, and I. A.
Young
, Phys. Rev. B
91
, 144412
(2015
).33.
Z.
Duan
, A.
Smith
, L.
Yang
, B.
Youngblood
, J.
Lindner
, V. E.
Demidov
, S. O.
Demokritov
, and I. N.
Krivorotov
, Nat. Commun.
5
, 5616
(2014
).© 2017 Author(s).
2017
Author(s)
You do not currently have access to this content.