摘要：层间反对称交换耦合,或者层间Dzyaloshinskii-Moriya(DM)相互作用,存在于以铁磁/非磁/铁磁金属异质结为单元的多层薄膜体系中.其物理来源是体系的对称性破缺、自旋轨道耦合(spin-orbit coupling,SOC)以及Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida(RKKY)机制.层间DM相互作用的理论于20世纪90年代提出,但是由于其强度较小,直到2019年才被实验观测到人工反铁磁结构中的手性交换偏置效应所证实.近期的实验证明层间DM相互作用能帮助无外场自旋轨道转矩(spin-orbit torque,SOT)翻转垂直磁化,对于新兴自旋电子学器件设计意义重大.简要介绍层间DM相互作用的理论推导、相关实验现象、第一性原理的计算方法以及可能的应用,为今后层间DM相互作用相关的研究抛砖引玉.

摘要：Dzyaloshinskii-Moriya相互作用(DMI)在合成磁性多层膜体系和自旋电子技术中扮演着重要的作用.这种非共线相互作用在磁性多层膜体系中包括两种形式:界面DMI和层间DMI.对于界面DMI,其单易轴性和各向异性特征都已被发现,为拓扑自旋的技术发展奠定了基础.然而,到目前为止,有关层间DMI的研究都是单易轴性的,层间DMI的各向异性特征尚未报道.本文结合实验和理论结果,报道了[Co/Pd]多层结构中的各向异性层间DMI,这种层间手性相互作用可引起在互为60°的两个方向上的非对称磁化翻转行为.第一性原理计算表明,层间DMI的各向异性是由面心立方结构中沿(111)面两个能量较低的高对称方向上的面内反演对称性破缺导致.各向异性层间DMI的发现不仅揭示了磁性多层膜中长程层间耦合相互作用的起源,也为基于磁性多层膜的自旋电子学器件设计提供了新的途径.