We demonstrate stable and reversible current induced switching of large-area (>100 μm2) antiferromagnetic domains in NiO/Pt by performing concurrent transport and magneto-optical imaging measurements in an adapted Kerr microscope. By correlating the magnetic images of the antiferromagnetic domain changes and magneto-transport signal response in these current-induced switching experiments, we disentangle magnetic and non-magnetic contributions to the transport signal. Our table-top approach establishes a robust procedure to subtract the non-magnetic contributions in the transport signal and extract the spin-Hall magnetoresistance response associated with the switching of the antiferromagnetic domains, enabling one to deduce details of the antiferromagnetic switching from simple transport measurements.
References
1.
V.
Baltz
, A.
Manchon
, M.
Tsoi
, T.
Moriyama
, T.
Ono
, and Y.
Tserkovnyak
, Rev. Mod. Phys.
90
, 015005
(2018
).2.
P.
Wadley
, B.
Howells
, J.
Železný
, C.
Andrews
, V.
Hills
, R. P.
Campion
, V.
Novák
, K.
Olejník
, F.
Maccherozzi
, S. S.
Dhesi
, S. Y.
Martin
, T.
Wagner
, J.
Wunderlich
, F.
Freimuth
, Y.
Mokrousov
, J.
Kuneš
, J. S.
Chauhan
, M. J.
Grzybowski
, A. W.
Rushforth
, K. W.
Edmonds
, B. L.
Gallagher
, and T.
Jungwirth
, Science
351
, 587
(2016
).3.
S. Y.
Bodnar
, L.
Šmejkal
, I.
Turek
, T.
Jungwirth
, O.
Gomonay
, J.
Sinova
, A. A.
Sapozhnik
, H.-J.
Elmers
, M.
Kläui
, and M.
Jourdan
, Nat. Commun.
9
, 348
(2018
).4.
H.
Tsai
, T.
Higo
, K.
Kondou
, T.
Nomoto
, A.
Sakai
, A.
Kobayashi
, T.
Nakano
, K.
Yakushiji
, R.
Arita
, S.
Miwa
, Y.
Otani
, and S.
Nakatsuji
, Nature
580
, 608
(2020
).5.
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
, and Y.
Tserkovnyak
, Phys. Rev. Lett.
120
, 207204
(2018
).6.
T.
Moriyama
, K.
Oda
, T.
Ohkochi
, M.
Kimata
, and T.
Ono
, Sci. Rep.
8
, 14167
(2018
).7.
I.
Gray
, T.
Moriyama
, N.
Sivadas
, G. M.
Stiehl
, J. T.
Heron
, R.
Need
, B. J.
Kirby
, D. H.
Low
, K. C.
Nowack
, D. G.
Schlom
, D. C.
Ralph
, T.
Ono
, and G. D.
Fuchs
, Phys. Rev. X
9
, 041016
(2019
).8.
L.
Baldrati
, O.
Gomonay
, A.
Ross
, M.
Filianina
, R.
Lebrun
, R.
Ramos
, C.
Leveille
, F.
Fuhrmann
, T. R.
Forrest
, F.
Maccherozzi
, S.
Valencia
, F.
Kronast
, E.
Saitoh
, J.
Sinova
, and M.
Kläui
, Phys. Rev. Lett.
123
, 177201
(2019
).9.
P.
Zhang
, J.
Finley
, T.
Safi
, and L.
Liu
, Phys. Rev. Lett.
123
, 247206
(2019
).10.
Y.
Cheng
, S.
Yu
, M.
Zhu
, J.
Hwang
, and F.
Yang
, Phys. Rev. Lett.
124
, 027202
(2020
).11.
L.
Baldrati
, C.
Schmitt
, O.
Gomonay
, R.
Lebrun
, R.
Ramos
, E.
Saitoh
, J.
Sinova
, and M.
Kläui
, Phys. Rev. Lett.
125
, 077201
(2020
).12.
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
).13.
J.
Fischer
, O.
Gomonay
, R.
Schlitz
, K.
Ganzhorn
, N.
Vlietstra
, M.
Althammer
, H.
Huebl
, M.
Opel
, R.
Gross
, S. T. B.
Goennenwein
, and S.
Geprägs
, Phys. Rev. B
97
, 014417
(2018
).14.
L.
Baldrati
, A.
Ross
, T.
Niizeki
, C.
Schneider
, R.
Ramos
, J.
Cramer
, O.
Gomonay
, M.
Filianina
, T.
Savchenko
, D.
Heinze
, A.
Kleibert
, E.
Saitoh
, J.
Sinova
, and M.
Kläui
, Phys. Rev. B
98
, 024422
(2018
).15.
S.
Geprägs
, M.
Opel
, J.
Fischer
, O.
Gomonay
, P.
Schwenke
, M.
Althammer
, H.
Huebl
, and R.
Gross
, J. Appl. Phys.
127
, 243902
(2020
).16.
A.
Churikova
, D.
Bono
, B.
Neltner
, A.
Wittmann
, L.
Scipioni
, A.
Shepard
, T.
Newhouse-Illige
, J.
Greer
, and G. S. D.
Beach
, Appl. Phys. Lett.
116
, 022410
(2020
).17.
T.
Matalla-Wagner
, J.-M.
Schmalhorst
, G.
Reiss
, N.
Tamura
, and M.
Meinert
, Phys. Rev. Research
2
, 033077
(2020
).18.
C. C.
Chiang
, S. Y.
Huang
, D.
Qu
, P. H.
Wu
, and C. L.
Chien
, Phys. Rev. Lett.
123
, 227203
(2019
).19.
P.
Wadley
, S.
Reimers
, M. J.
Grzybowski
, C.
Andrews
, M.
Wang
, J. S.
Chauhan
, B. L.
Gallagher
, R. P.
Campion
, K. W.
Edmonds
, S. S.
Dhesi
, F.
Maccherozzi
, V.
Novak
, J.
Wunderlich
, and T.
Jungwirth
, Nat. Nanotechnol.
13
, 362
(2018
).20.
S.-W.
Cheong
, M.
Fiebig
, W.
Wu
, L.
Chapon
, and V.
Kiryukhin
, Npj Quantum Mater.
5
, 3
(2020
).21.
T.
Higo
, H.
Man
, D. B.
Gopman
, L.
Wu
, T.
Koretsune
, O. M. J.
van 't Erve
, Y. P.
Kabanov
, D.
Rees
, Y.
Li
, M.-T.
Suzuki
, S.
Patankar
, M.
Ikhlas
, C. L.
Chien
, R.
Arita
, R. D.
Shull
, J.
Orenstein
, and S.
Nakatsuji
, Nat. Photonics
12
, 73
(2018
).22.
J.
Xu
, C.
Zhou
, M.
Jia
, D.
Shi
, C.
Liu
, H.
Chen
, G.
Chen
, G.
Zhang
, Y.
Liang
, J.
Li
, W.
Zhang
, and Y.
Wu
, Phys. Rev. B
100
, 134413
(2019
).23.
J.
Xu
, H.
Chen
, C.
Zhou
, D.
Shi
, G.
Chen
, and Y.
Wu
, New J. Phys.
in press (2020
).24.
W. L.
Roth
, J. Appl. Phys.
31
, 2000
(1960
).25.
G. R.
Hoogeboom
, A.
Aqeel
, T.
Kuschel
, T. T. M.
Palstra
, and B. J.
van Wees
, Appl. Phys. Lett.
111
, 052409
(2017
).26.
D.
Alders
, L. H.
Tjeng
, F. C.
Voogt
, T.
Hibma
, G. A.
Sawatzky
, C. T.
Chen
, J.
Vogel
, M.
Sacchi
, and S.
Iacobucci
, Phys. Rev. B
57
, 11623
(1998
).27.
P.
Němec
, M.
Fiebig
, T.
Kampfrath
, and A. V.
Kimel
, Nat. Phys.
14
, 229
(2018
).28.
F.
Schreiber
, L.
Baldrati
, C.
Schmitt
, R.
Ramos
, E.
Saitoh
, R.
Lebrun
, and M.
Kläui
, “Concurrent magneto-optical imaging and magneto-transport readout of electrical switching of insulating antiferromagnetic thin films
” (Data set), Zenodo
(2020
). .© 2020 Author(s).
2020
Author(s)
You do not currently have access to this content.
