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.

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.
C.
Kittel
,
Introduction to Solid State Physics
, 7th ed. (
John Wiley & Sons
,
1996
).
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
).
You do not currently have access to this content.