自旋电子器件将自旋作为信息载体，通过电流或电压进行操控，实现更低能耗、更高效率的信息存储、传递和处理。基于自旋轨道矩（SOT）的自旋电子器件是未来磁存储和逻辑计算的重要候选者。一直以来，具有强自旋-轨道耦合（SOC）的材料被认为是转矩产生的必要条件，这极大限制了自旋电子器件中材料的选择。因此，探索更多具有较高转矩效率的材料体系对未来高效自旋器件的实现至关重要。

肖政昱博士（导师：许小红教授）和全志勇教授通过磁控溅射沉积法在热氧化的硅衬底上生长出良好垂直磁各向异性的Pt/Co/Cu-CuO_x多层膜，通过调控顶层Cu的氧化程度，致使体系的转矩效率和自旋霍尔角提升5倍之多，这种提升主要来源自Cu/CuO_x界面处的轨道转矩（OT）和重金属Pt层中SOT的协同驱动。该体系的最大有效自旋霍尔角达到0.95±0.04，其远高于传统重金属多层膜体系中观测到的数值。总之，本工作利用弱SOC材料——自然氧化的Cu产生OT，结合重金属提供的SOT，有效提升了体系的转矩效率和自旋霍尔角，这种方法为未来设计高效自旋电子器件提供了一种新的方法和途径。

相关成果以《Enhancement of torque efficiency and spin Hall angle driven collaboratively by orbital torque and spin–orbit torque》为题发表在Applied Physics Letters 121, 072404 (2022)，并被编辑选为“Editor’s Pick”文章。

全文链接：https://doi.org/10.1063/5.0086125

Ta/Pt/Co/Cu-CuO_x体系中OT和SOT协同驱动磁化翻转示意图以及转矩效率的测试