Spin orbit torque (SOT) has attracted much attention as an energy efficient electrical method to switch the magnetization in single magnetic layer with both in-plane and perpendicular anisotropy. Here, we report SOT switching of synthetic antiferromagnetic and ferrimagnetic Co/Ir/Co trilayers, where the net magnetization and the interlayer coupling strength are highly controllable. A weak external field dependence of the SOT switching was observed due to the robust domain wall structure in the trilayer. The switching current density was observed to scale inversely with the net magnetization. For trilayers with the same net magnetization, switching current is independent of the layer order because switching in the thicker Co layer dominates. In both ferromagnetic and antiferromagetic regimes, the switching current reflects the interlayer coupling strength.

1.
C.
Chappert
,
A.
Fert
, and
F. N.
Van Dau
,
Nat. Mater.
6
,
813
(
2007
).
2.
R.
Sbiaa
,
H.
Meng
, and
S. N.
Piramanayagam
,
Phys. Status Solidi RRL
5
,
413
(
2011
).
3.
I. M.
Miron
,
K.
Garello
,
G.
Gaudin
,
P.-J.
Zermatten
,
M.
Costache
,
S.
Auffret
,
S.
Bandiera
,
B.
Rodmacq
,
A.
Schuhl
, and
P.
Gambardella
,
Nature
476
,
189
193
(
2011
).
4.
L.
Liu
,
O. J.
Lee
,
T. J.
Gudmundsen
,
D. C.
Ralph
, and
R. A.
Buhrman
,
Phys. Rev. Lett.
109
,
096602
(
2012
).
5.
P. P. J.
Haazen
,
E.
Murè
,
J. H.
Franken
,
R.
Lavrijsen
,
H. J. M.
Swagten
, and
B.
Koopmans
,
Nat. Mater.
12
,
299
(
2013
).
6.
S.
Emori
,
U.
Bauer
,
S.-M.
Ahn
,
E.
Martinez
, and
G. S. D.
Beach
,
Nat. Mater.
12
,
611
(
2013
).
7.
J.
Torrejon
,
J.
Kim
,
J.
Sinha
,
S.
Mitani
,
M.
Hayashi
,
M.
Yamanouchi
, and
H.
Ohno
,
Nat. Commun.
5
,
4655
(
2014
).
8.
Q.
Hao
and
G.
Xiao
,
Phys. Rev. Appl.
3
,
034009
(
2015
).
9.
A. V.
Khvalkovskiy
,
V.
Cros
,
D.
Apalkov
,
V.
Nikitin
,
M.
Krounbi
,
K. A.
Zvezdin
,
A.
Anane
,
J.
Grollier
, and
A.
Fert
,
Phys. Rev. B
87
,
020402(R)
(
2013
).
10.
G.
Prenat
,
K.
Jabeur
,
P.
Vanhauwaert
,
G. D.
Pendina
,
F.
Oboril
,
R.
Bishnoi
,
M.
Ebrahimi
,
N.
Lamard
,
O.
Boulle
,
K.
Garello
 et al.,
IEEE Trans. Multi-Scale Comput. Syst.
2
,
49
(
2016
).
11.
O. J.
Lee
,
L. Q.
Liu
,
C. F.
Pai
,
Y.
Li
,
H. W.
Tseng
,
P. G.
Gowtham
,
J. P.
Park
,
D. C.
Ralph
, and
R. A.
Buhrman
,
Phys. Rev. B
89
,
024418
(
2014
).
12.
Q.
Ma
,
Y.
Li
,
D.  B.
Gopman
,
Y.  P.
Kabanov
,
R.  D.
Shull
, and
C.  L.
Chien
,
Phys. Rev. Lett.
120
,
117703
(
2018
).
13.
C.-F.
Pai
,
M.
Mann
,
A. J.
Tan
, and
G. S. D.
Beach
,
Phys. Rev. B
93
,
144409
(
2016
).
14.
J.
Finley
and
L.
Liu
,
Phys. Rev. Appl.
6
,
054001
(
2016
).
15.
T. H.
Pham
,
S.-G.
Je
,
P.
Vallobra
,
T.
Fache
,
D.
Lacour
,
G.
Malinowski
,
M.  C.
Cyrille
,
G.
Gaudin
,
O.
Boulle
,
M.
Hehn
 et al.,
Phys. Rev. Appl.
9
,
064032
(
2018
).
16.
R.
Mishra
,
J.
Yu
,
X.
Qiu
,
M.
Motapothula
,
T.
Venkatesan
, and
H.
Yang
,
Phys. Rev. Lett.
118
,
167201
(
2017
).
17.
K.
Ueda
,
M.
Mann
,
P. W. P.
de Brouwer
,
D.
Bono
, and
G. S. D.
Beach
,
Phys. Rev. B
96
,
064410
(
2017
).
18.
N.
Roschewsky
,
T.
Matsumura
,
S.
Cheema
,
F.
Hellman
,
T.
Kato
,
S.
Iwata
, and
S.
Salahuddin
,
Appl. Phys. Lett.
109
,
112403
(
2016
).
19.
S.-G.
Je
,
J.-C.
Rojas-Sánchez
,
T. H.
Pham
,
P.
Vallobra
,
G.
Malinowski
,
D.
Lacour
,
T.
Fache
,
M.-C.
Cyrille
,
D.-Y.
Kim
,
S.-B.
Choe
 et al.,
Appl. Phys. Lett.
112
,
062401
(
2018
).
20.
T.-C.
Wang
,
T.-Y.
Chen
,
C.-T.
Wu
,
H.-W.
Yen
, and
C.-F.
Pai
,
Phys. Rev. Mater.
2
,
014403
(
2018
).
21.
P.
Wadley
,
B.
Howells
,
J.
Železný
,
C.
Andrews
,
V.
Hills
,
R. P.
Campion
,
V.
Novák
,
K.
Olejník
,
F.
Maccherozzi
,
S. S.
Dhesi
 et al.,
Science
351
,
587
(
2016
).
22.
X. Z.
Chen
,
R.
Zarzuela
,
J.
Zhang
,
C.
Song
,
X. F.
Zhou
,
G. Y.
Shi
,
F.
Li
,
H. A.
Zhou
,
W. J.
Jiang
,
F.
Pan
 et al.,
Phys. Rev. Lett.
120
,
207204
(
2018
).
23.
C. C.
Chiang
,
S. Y.
Huang
,
D.
Qu
,
P. H.
Wu
, and
C. L.
Chien
,
Phys. Rev. Lett.
123
,
227203
(
2019
).
24.
Q. L.
Ma
,
X. M.
Zhang
,
T.
Miyazaki
, and
S.
Mizukami
,
Sci. Rep.
5
,
7863
(
2015
).
25.
Ł.
Frąckowiak
,
P.
Kuświk
,
M.
Urbaniak
,
G. D.
Chaves-O'Flynn
, and
F.
Stobiecki
,
Sci. Rep.
8
,
16911
(
2018
).
26.
A.
Pyzyna
,
H.
Tsai
,
M.
Lofaro
,
L.
Gignac
,
H.
Miyazoe
,
R.
Bruce
,
C. M.
Breslin
,
M.
Brink
,
D.
Klaus
,
M.
Guillorn
 et al., in
IEEE International Interconnect Technology Conference
(
IEEE
,
2018
), pp.
1
3
.
27.
S.
Dutta
,
K.
Sankaran
,
K.
Moors
,
G.
Pourtois
,
S.
Van Elshocht
,
J.
Bömmels
,
W.
Vandervorst
,
Z.
Tőkei
, and
C.
Adelmann
,
J. Appl. Phys.
122
,
025107
(
2017
).
28.
S. S. P.
Parkin
and
D.
Mauri
,
Phys. Rev. B
44
,
7131(R)
(
1991
).
29.
M. S.
Gabor
,
T.
Petrisor
, Jr.
,
R. B.
Mos
,
M.
Nasui
,
C.
Tiusan
, and
T.
Petrisor
,
J. Phys. D: Appl. Phys.
50
,
465004
(
2017
).
30.
A.
Dinia
,
M.
Stoeffel
,
K.
Rahmouni
,
D.
Stoeffler
, and
H. A. M.
van den Berg
,
Europhys. Lett.
42
(
3
),
331
(
1998
).
31.
Q. L.
Ma
,
S.
Mizukami
,
T.
Kubota
,
X. M.
Zhang
,
Y.
Ando
, and
T.
Miyazaki
,
Phys. Rev. Lett
112
,
157202
(
2014
).
You do not currently have access to this content.