摘要：層間反對稱交換耦合，或者層間ＤｚｙａｌｏｓｈｉｎｓｋｉｉＭｏｒｉｙａ（ＤＭ）相互作用，存在于以鐵磁／非磁／鐵磁金屬異質(zhì)結(jié)為單元的多層薄膜體系中．其物理來源是體系的對稱性破缺、自旋軌道耦合（ｓｐｉｎｏｒｂｉｔｃｏｕｐｌｉｎｇ，ＳＯＣ）以及ＲｕｄｅｒｍａｎＫｉｔｔｅｌＫａｓｕｙａＹｏｓｉｄａ（ＲＫＫＹ）機制．層間ＤＭ相互作用的理論于２０世紀(jì)９０年代提出，但是由于其強度較小，直到２０１９年才被實驗觀測到人工反鐵磁結(jié)構(gòu)中的手性交換偏置效應(yīng)所證實．近期的實驗證明層間ＤＭ相互作用能幫助無外場自旋軌道轉(zhuǎn)矩（ｓｐｉｎｏｒｂｉｔｔｏｒｑｕｅ，ＳＯＴ）翻轉(zhuǎn)垂直磁化，對于新興自旋電子學(xué)器件設(shè)計意義重大．簡要介紹層間ＤＭ相互作用的理論推導(dǎo)、相關(guān)實驗現(xiàn)象、第一性原理的計算方法以及可能的應(yīng)用，為今后層間ＤＭ相互作用相關(guān)的研究拋磚引玉．

關(guān)鍵詞：Ｄｚｙａｌｏｓｈｉｎｓｋｉｉ-Ｍｏｒｉｙａ相互作用；層間反對稱交換耦合；層間Ｄｚｙａｌｏｓｈｉｎｓｋｉｉ-Ｍｏｒｉｙａ相互作用；ＲＫＫＹ交換相互作用；自旋軌道轉(zhuǎn)矩效應(yīng)

中圖分類號：Ｏ４６９ 文獻標(biāo)志碼：Ａ 文章編號：１００１-８３９５（２０２４）０４-０４２７-１０

ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１-８３９５．２０２４．０４．００１

１ 前言

對稱的交換相互作用，或者海森堡交換相互作用決定相鄰自旋間呈共線鐵磁或者反鐵磁排列；反對稱的ＤｚｙａｌｏｓｈｉｎｓｋｉｉＭｏｒｉｙａ（ＤＭ）相互作用［１２］則會導(dǎo)致磁矩呈順時針或者逆時針旋轉(zhuǎn)．ＤＭ相互作用源自磁性體系中自旋軌道耦合（ＳＯＣ）和反演對稱性破缺，廣泛存在于非對稱的磁性塊體、鐵磁金屬復(fù)合多層膜和二維磁性材料中［３８］．在對稱性破缺的鐵磁金屬薄膜體系和二維磁性材料中，界面型ＤＭ相互作用是受到極大關(guān)注的研究熱點，它是形成磁斯格明子態(tài)、手性Ｎéｅｌ型磁疇壁的關(guān)鍵因素［３１３］，在自旋耦合轉(zhuǎn)矩磁隨機存儲器ＳＯＴＭＲＡＭ，以及基于磁疇壁和磁斯格明子的賽道存儲器的設(shè)計中意義重大［１４１８］．

在鐵磁金屬非磁鐵磁金屬多層薄膜體系中，非磁中間層兩側(cè)的鐵磁金屬層之間磁矩的鐵磁或者反鐵磁排列由層間的海森堡交換相互作用（ＩＥＩ）決定．層間交換相互作用遵循ＲｕｄｅｒｍａｎＫｉｔｔｅｌＫａｓｕｙａＹｏｓｉｄａ（ＲＫＫＹ）機制，隨著鐵磁層間距離呈現(xiàn)振蕩衰減行為［１９２２］，這一機制使調(diào)制鐵磁復(fù)合多層膜結(jié)構(gòu)磁基態(tài)及實現(xiàn)人工反鐵磁體系成為可能，是現(xiàn)代磁存儲設(shè)備和自旋電子學(xué)器件應(yīng)用的關(guān)鍵元素［９，１２］．ＲＫＫＹ機制認(rèn)為，在鐵磁非磁復(fù)合體系中，不同鐵磁金屬原子間通過被極化的非磁原子的傳導(dǎo)電子發(fā)生交換相互作用．早期關(guān)于ＲＫＫＹ機制的理論忽略了ＳＯＣ效應(yīng)，因此通常討論的層間交換相互作用只包含對稱項．１９７６年，Ｓｍｉｔｈ［２３］在鐵磁非磁復(fù)合體系中發(fā)現(xiàn)非磁性原子對導(dǎo)電電子的自旋軌道散射會產(chǎn)生ＲＫＫＹ型ＤＭ相互作用．更直接地，Ｘｉａ等［２４］在１９９７年通過理論推導(dǎo)發(fā)現(xiàn)，在非對稱的鐵磁金屬非磁鐵磁金屬多層薄膜體系中考慮有ＳＯＣ效應(yīng)的層間交換相互作用，能很自然地導(dǎo)出層間ＤＭ相互作用項．這種相互作用可能在多層膜體系內(nèi)部和磁性層之間產(chǎn)生非共線磁結(jié)構(gòu)和手性磁結(jié)構(gòu)．然而，受到隨層間距離增大的強衰減性、樣品質(zhì)量、對稱性及幾何形狀的影響，層間ＤＭ相互作用明確的實驗證據(jù)一直是研究者們關(guān)注的熱點．２０１９年，ＦｅｒｎáｎｄｅｚＰａｃｈｅｃｏ等［２５］和Ｈａｎ等［２６］分別在人工反鐵磁材料體系中構(gòu)建厚度梯度和反演對稱性破缺的塊體材料，通過檢測手性交換偏置效應(yīng)證明層間ＤＭ相互作用的存在．基于層間ＤＭ相互作用可能的應(yīng)用前景，本文對層間反對稱交換耦合的物理機制、理論計算、實驗現(xiàn)象觀測以及應(yīng)用的相關(guān)研究進行回顧與總結(jié)，并對其未來發(fā)展做出展望．

２ 層間ＤＭ 相互作用

２．１ 層間ＤＭ 相互作用的物理機制

１９５８年，Ｄｚｙａｌｏｓｈｉｎｓｋｙ［１］提出存在一項反對稱交換耦合，使得部分磁矩傾向于非共線排列，可以在反鐵磁晶體中產(chǎn)生部分未補償?shù)拇啪兀@個相互作用的存在能解釋αＦｅ２Ｏ３、ＭｎＣＯ３和ＣｏＣＯ３等反鐵磁晶體中微弱自發(fā)磁化的來源．這一能量項即ＤＭ相互作用項［１］為

ＥＤＭＩ ＝Ｄｉｊ·（Ｓｉ×Ｓｊ）， （１）

其中，Ｄｉｊ為原子對ｉ、ｊ間的反對稱交換作用矢量，Ｓｉ（ｊ）為自旋矢量．１９５９年，Ａｎｄｅｒｓｏｎ［２７］將自旋軌道耦合效應(yīng)引入到Ａｎｄｅｒｓｏｎ超交換理論中，完善了ＤＭ相互作用的理論解釋．Ｍｏｒｉｙａ［２］明確指出這一相互作用存在于對稱性破缺的磁性體系中，并且依賴ＳＯＣ效應(yīng)．

一般地，在鐵磁／非磁／鐵磁多層金屬薄膜中，鐵磁層間磁矩呈平行或者反平行排列，由ＲＫＫＹ機制的對稱型交換相互作用決定［１９２２］．１９９０年起，一些實驗工作發(fā)現(xiàn)，在一些鐵磁／非磁／鐵磁多層金屬薄膜體系中存在非共線磁，當(dāng)時多數(shù)研究者認(rèn)為這是源于不同鐵磁層之間存在２種相互作用的競爭，即形如Ｊｉｊ（Ｍｉ· Ｍｊ）的雙線性型交換和形如Ｊ′ｉｊ（Ｍｉ·Ｍｊ）２的雙二次型交換，其中Ｍｉ（ｊ）為不同鐵磁層中的磁矩［２８３０］．但是，雙二次型交換強度太弱，不足以解釋實驗現(xiàn)象．文獻［３１］提出存在層間ＤＭ相互作用引起多層膜中非共線磁基態(tài)．他們將ＳＯＣ效應(yīng)引入Ａｎｄｅｒｓｏｎ的ｓｄ混合模型，并通過二階微擾展開求解，得到層間海森堡交換Ｊ（ｋ）和層間ＤＭ相互作用Ｄ（ｋ）的解析形式［２４］：

其中，ｋ是倒易空間波矢，ｍ是電子質(zhì)量，ＫＦ是費米面波矢，Ｃ、ＢＫＦＫ和ＴＫＦＫ均為散射矩陣，其中Ｃ是對稱的項；ＢＫＦＫ為ＳＯＣ無關(guān)的項，且為波矢量ｑ的偶函數(shù)；ＴＫＦＫ為ＳＯＣ相關(guān)的項，且為波矢量ｋ的奇函數(shù)．Ｘｉａ等［２４］指出，在對稱的磁性結(jié)構(gòu)中，ＴＫＦＫ為０，因此層間ＤＭ項Ｄ（ｋ）也取決于ＳＯＣ效應(yīng)和對稱性破缺．

另一方面，１９７６年，Ｓｍｉｔｈ［２３］在稀磁合金中發(fā)現(xiàn)非磁性原子對導(dǎo)電電子的自旋軌道散射會產(chǎn)生ＲＫＫＹ機制的ＤＭ相互作用．文獻［３２３４］把ＲＫＫＹ型ＤＭ相互作用推廣到磁性金屬非磁金屬多層膜體系．如圖１（ａ）所示，對于磁性金屬原子位點ｉ和ｊ以及非磁原子位點ｌ，磁性金屬原子之間的ＤＭ相互作用表達式［３２３４］為：

其中，Ｒｌｉ、Ｒｌｊ和Ｒｉｊ表示磁性金屬原子與非磁性原子間的距離矢量，Ｖ１是與非磁原子ｄ軌道的ＳＯＣ強度相關(guān)的系數(shù)．這一機制即所謂的ＦｅｒｔＬéｖｙ模型，其中ＤＭ相互作用矢量方向取決于磁性原子和非磁性雜質(zhì)的相對位置，強度會受到非磁原子自旋軌道耦合強度的影響．２０１９年，Ｖｅｄｍｅｄｅｎｋｏ等［３５］把ＦｅｒｔＬéｖｙ的三位點模型擴展到鐵磁／非磁／鐵磁多層金屬薄膜體系，明確了反對稱層間交換，即層間ＤＭ相互作用的概念．如圖１（ｂ）所示，Ｖｅｄｍｅｄｅｎｋｏ等［３５］考慮了一個具有兩層鐵磁原子和一層非磁原子的三明治結(jié)構(gòu)，并利用原子級蒙特卡洛方法估算了兩層鐵磁原子間的層間ＤＭ相互作用的強度，大約為層間海森堡交換作用的１０－２量級．

２．２ 層間ＤＭ 相互作用的實驗觀測

文獻［２５２６］首次確認(rèn)層間ＤＭ相互作用存在的實驗證據(jù)在非對稱的鐵磁／非磁／鐵磁多層膜結(jié)構(gòu)中的手性交換偏置效應(yīng)［２５２６］．交換偏置效應(yīng)是指在磁性體系中，磁滯回線相對于零場偏移的現(xiàn)象．早期觀測到的交換偏置效應(yīng)出現(xiàn)在鐵磁／反鐵磁多層膜體系，該效應(yīng)可以用來釘扎參考鐵磁層，被廣泛應(yīng)用于磁性隨機存儲器的磁阻讀頭中［３６３７］．２０１９年，ＦｅｒｎáｎｄｅｚＰａｃｈｅｃｏ等［２５］在Ｐｔ／Ｃｏ／Ｐｔ／Ｒｕ／Ｐｔ／ＣｏＦｅＢ／Ｐｔ反鐵磁界面結(jié)構(gòu)中利用磁光克爾效應(yīng)觀測到了室溫手性交換偏置效應(yīng)，如圖２（ａ）所示．同年，Ｈａｎ等［２６］設(shè)計并制備了具有厚度梯度的垂直磁化Ｔａ／Ｐｔ／Ｃｏ／Ｐｔ／Ｒｕ（ｔＲｕ）／Ｐｔ／Ｃｏ／Ｐｔ人工反鐵磁結(jié)構(gòu)，同樣利用磁光克爾效應(yīng)觀測到了類似交換偏置效應(yīng)的磁滯回線．２０２０年，Ｂｏｌｌｅｒｏ等［３８］制備了具備反演對稱性破缺的Ｒｕ／ＳｍＣｏ５／Ｃｒ／Ｐｔ／ＣｏＦｅＢ多層膜，通過磁光克爾效應(yīng)，也觀測到了手性交換偏置效應(yīng)，但是他們并未對這種效應(yīng)的機制進行分析．

２０２１年，Ａｖｃｉ等［３９］通過測量ＴｂＦｅ／Ｃｏ／Ｐｔ／Ｃｏ等體系中的霍爾電導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)沿相反的面內(nèi)方向磁化時，飽和磁場大小會有明顯差異，如圖２（ｂ）所示．他們改變ＴｂＦｅ／Ｃｏ／Ｘ／Ｃｏ的中間層Ｘ，并對測得的相反方向飽和磁場強度作差，通過擬合得出了一系列體系的層間ＤＭ相互作用強度．實驗發(fā)現(xiàn)中間層Ｘ為Ｔｉ、Ｔａ和Ｒｕ時也可誘導(dǎo)出層間ＤＭ相互作用．他們發(fā)現(xiàn)，改變ＴｂＦｅ／Ｃｏ／Ｐｔ／Ｃｏ中間層Ｐｔ厚度能調(diào)節(jié)層間ＤＭ相互作用的強度，Ｐｔ厚度為１．２ｎｍ時體系的層間ＤＭ 相互作用強度達到最大值４４μＪ／ｍ２．２０２２年，Ｇｕｏ等［４０］設(shè)計了鐵磁／絕緣層／鐵磁人工反鐵磁結(jié)構(gòu)Ｐｔ／［Ｃｏ／Ｐｔ］２／Ｃｏ／Ｐｔ／ＮｉＯ／Ｃｏ／Ｐｔ／［Ｃｏ／Ｐｔ］２，通過霍爾效應(yīng)觀測到了室溫下層間ＤＭ相互作用的存在，并利用極化中子反射量化表征了該結(jié)構(gòu)中的非線性磁結(jié)構(gòu)．

在磁性薄膜中，退磁能會主導(dǎo)布洛赫型磁疇壁的形成，這種磁疇壁是沒有手性的；而界面型ＤＭ相互作用會誘導(dǎo)手性的奈爾型磁疇壁的產(chǎn)生［９］．２０２０年，Ｐｏｌｌａｒｄ等［４１］在非對稱的Ｃｏ／Ｐｄ多層膜體系中利用洛倫茲透射電鏡觀測到了具有手性的布洛赫型磁疇壁，如圖２（ｃ）所示．手性布洛赫型磁疇壁形成的微觀機制是層間ＤＭ相互作用．在一些體系中，對稱性破缺可以同時誘導(dǎo)層內(nèi)和層間ＤＭ相互作用．Ｈａｎ等［２６］給出了層間ＤＭ相互作用和手性交換偏置效應(yīng)的唯象模型，如圖３所示：當(dāng)在垂直各向異性的鐵磁／非磁／鐵磁結(jié)構(gòu)中，沒有層間反對稱交換作用（即層間ＤＭ相互作用）時，施加面內(nèi)方向磁化與鐵磁層中的磁化方向無關(guān)，此時結(jié)構(gòu)中磁滯回線不會表現(xiàn)出交換偏置；如果該體系存在層間反對稱交換作用，就會對２個鐵磁層中不同的面內(nèi)磁化方向有手性上的選擇，宏觀的表現(xiàn)即交換偏置效應(yīng)．

ＤＭ相互作用的存在依賴磁性體系對稱性破缺的方式［３，９］．Ｔｓｕｒｋａｎ等［４２］在Ｃ２ｖ對稱性的Ｃｏ／Ｆｅ／Ｗ（１１０）多層膜中利用自旋極化的高分辨率電子損失能譜，發(fā)現(xiàn)了磁振子能譜在面內(nèi)和垂直方向均存在不對稱的現(xiàn)象，證實了該體系同時存在層內(nèi)和層間ＤＭ相互作用．Ｃｈｅｎ等［４３］發(fā)現(xiàn)，ＡＢＣ堆垛的Ｃｏ／Ｐｄ／Ｃｏ結(jié)構(gòu)在不同的Ｃｏ原子層間存在各向異性的面內(nèi)對稱性破缺，因此，不同原子層間的層間ＤＭ相互作用是各向異性的．

Ｘｉａ等［２４］指出，層間ＤＭ相互作用也可能存在振蕩行為，這種振蕩類似ＲＫＫＹ型振蕩．２０２３年，Ｌｉａｎｇ等［４４］通過改變Ｃｏ／Ｐｔ／Ｉｒ／Ｐｔ／Ｃｏ多層膜的中間層厚度，證實了層間ＤＭ相互作用也存在ＲＫＫＹ型振蕩．目前觀測到的層間ＤＭ相互作用的強度為μＪ／ｍ２量級，比層內(nèi)ＤＭ相互作用的強度?。矀€數(shù)量級．由于層間ＤＭ相互作用的強度小，非平衡態(tài)的電子態(tài)也可能顯著影響層間ＤＭ相互作用．Ｋａｍｍｅｒｂａｕｅｒ等［４５］利用垂直多層膜面電流使Ｔａ／Ｐｔ／Ｃｏ／Ｐｔ／Ｒｕ／Ｐｔ／Ｃｏ／Ｐｔ多層膜中Ｃｏ層電子處于非平衡態(tài)，并發(fā)現(xiàn)該體系存在由電流誘導(dǎo)的層間ＤＭ相互作用．

在ＦｅｒｔＬéｖｙ模型以外，界面型ＤＭ相互作用也可由Ｒａｓｈｂａ效應(yīng)誘導(dǎo)產(chǎn)生［４６４７］．Ａｇ（１１１）界面體系自旋軌道耦合效應(yīng)較弱，卻存在較強的Ｒａｓｈｂａ效應(yīng)［４８］．最近，Ａｒｒｅｇｉ等［４９］在Ｃｏ／Ａｇ／Ｃｏ體系中，仔細(xì)分析了層間海森堡交換、雙二次型交換和層間ＤＭ相互作用的貢獻，并通過測量分析得出該體系層間ＤＭ相互作用為０．２０ｍＪ／ｍ２的量級，是目前發(fā)現(xiàn)的最大的層間ＤＭ相互作用強度．

２．３ 層間ＤＭ相互作用參量的密度泛函理論計算

在密度泛函理論中計算界面型ＤＭ相互作用參量常用的一類方法是基于自旋螺旋的思想［５０５４］．具體地，可以構(gòu)建實空間自旋螺旋，通過計算相反手性自旋螺旋能量差來計算ＤＭ相互作用參量［３，４７，５４］；或者，通過廣義布洛赫定理的一階微擾理論，計算倒易空間的自旋螺旋能量隨自旋螺旋波矢量ｑ的能量色散關(guān)系Ｅ［ｑ］來擬合ＤＭ 相互作用參量［５０５３］．為了計算層間ＤＭ 相互作用參量，Ｈａｎ等［２６］對Ｃｏ／Ｐｔ／Ｒｕ／Ｃｏ人工反鐵磁結(jié)構(gòu)引入垂直膜面方向傳播的圓錐形自旋螺旋，如圖４（ａ）所示，其中第ｉ個原子位點的磁矩表達為：

Ｓｉ ＝（ｃｏｓβ，ｓｉｎβｓｉｎｑＲｉ，－ｓｉｎβｃｏｓｑＲｉ）， （５）

其中，ｑ為自旋螺旋波矢量長度，β表示錐角，Ｒｉ表示ｚ方向原子坐標(biāo)．對于相鄰原子層ｉ和ｊ，引入相對傾斜角α＝ｑ（Ｒｉ－Ｒｊ），可以把自旋螺旋能量色散關(guān)系Ｅ［ｑ］轉(zhuǎn)化為Ｅ［α］，并得出層間ＤＭ相互作用Ｄｉｎｔｅｒ和層間海森堡交換Ｊｉｎｔｅｒ表達式：

通過計算發(fā)現(xiàn)，Ｄｉｎｔｅｒ在μｅＶ量級．

此外，在多層鐵磁薄膜結(jié)構(gòu)中，通過分別計算總體的，以及分別位于上層（Ｘ）和下層（Ｙ）中的平面型自旋螺旋隨自旋螺旋波矢量長度ｑ的能量色散關(guān)系，分別記為Ｅｔｏｔ［ｑ］、Ｅ／／Ｘ ［ｑ］和Ｅ／／Ｙ ［ｑ］，如圖４（ｂ）所示，再通過作差得到層間項

Ｅ⊥ＸＹ［ｑ］＝Ｅｔｏｔ［ｑ］－Ｅ／／Ｘ［ｑ］－Ｅ／／Ｙ［ｑ］． （８）

可以通過分別擬合Ｅ／／Ｘ［ｑ］－Ｅ／／Ｘ ［－ｑ］和Ｅ／／Ｙ ［ｑ］－Ｅ／／Ｙ［－ｑ］的解析表達式，得出不同鐵磁層中界面型ＤＭ相互作用參量；然后，通過擬合Ｅ⊥ＸＹ［ｑ］－Ｅ⊥ＸＹ［－ｑ］，可以求解層間ＤＭ相互作用參量［５５］．

倒易空間的自旋螺旋方法能給出解析表達式，可以準(zhǔn)確地求解原子級的界面和層間ＤＭ相互作用參量．但是，當(dāng)鐵磁／非磁／鐵磁結(jié)構(gòu)中包含２個原子層以上鐵磁金屬時［４０，４３４４］，倒易空間自旋螺旋能量色散Ｅ［ｑ］的解析表達式將會變得難以求解．此時，采用實空間自旋螺旋的方法可以簡化計算過程．由于鐵磁／非磁／鐵磁結(jié)構(gòu)在垂直鐵磁層膜面方向沒有周期性，可以采用不同手性的非共線磁結(jié)構(gòu)能量差的方式來計算．具體地，如圖４（ｃ）［４０］所示，對于Ｃｏ／Ｐｔ／ＭｇＯ／Ｃｏ多層膜，將下層Ｃｏ的磁矩方向設(shè)置為垂直膜面的＋ｚ方向，上層Ｃｏ的磁矩方向分別設(shè)置為＋ｘ和－ｘ方向，這２個磁構(gòu)型的手性為逆時針和順時針方向．在考慮自旋軌道耦合效應(yīng)的情況下，層間ＤＭ相互作用參量可以通過計算２個磁構(gòu)型的能量差給出［４０，４３４４］．

３ 層間反對稱交換耦合的應(yīng)用

利用自旋轉(zhuǎn)矩效應(yīng)實現(xiàn)磁翻轉(zhuǎn)是非易失性磁性隨機存儲器（ｍａｇｎｅｔｏｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓｍｅｍｏｒｙ，ＭＲＡＭ）信息寫入的關(guān)鍵技術(shù)．特別地，與基于自旋轉(zhuǎn)移力矩（ｓｐｉｎｔｒａｎｓｆｅｒｔｏｒｑｕｅ，ＳＴＴ）的磁隨機存儲器相比，基于自旋軌道轉(zhuǎn)矩（ｓｐｉｎｏｒｂｉｔｔｏｒｑｕｅ，ＳＯＴ）的磁隨機存儲器具有更低的功耗和臨界電流密度，在實現(xiàn)高存儲密度、高速的自旋電子學(xué)信息存儲和計算器件上更有優(yōu)勢．然而，受對稱性的約束［５６］，垂直磁各向異性的磁體中的磁化方向不能通過普通的面內(nèi)極化自旋流來翻轉(zhuǎn)，通常需要額外的面內(nèi)磁場輔助，這是實際應(yīng)用中所面臨的障礙．因此，在垂直磁各向異性體系中引入對稱性破缺是消除ＳＯＴ輔助磁化翻轉(zhuǎn)過程中的外加磁場的關(guān)鍵所在．目前，實驗上引入對稱性破缺的手段主要有：構(gòu)造楔形結(jié)構(gòu)體系、設(shè)計成分梯度結(jié)構(gòu)、構(gòu)建非對稱的人工反鐵磁結(jié)構(gòu)、引入具有鐵磁反鐵磁界面的交換偏置結(jié)構(gòu)，以及設(shè)計低對稱性的強自旋軌道耦合材料鐵磁材料的范德華異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)等［５７６０］．

這些在多層膜體系里引入的對稱性破缺也可能誘導(dǎo)出面內(nèi)型和層間型ＤＭ相互作用．層間ＤＭ相互作用和ＳＯＴ磁化翻轉(zhuǎn)的研究始于２０２２年．Ｍａｓｕｄａ等［６１］在構(gòu)建了具有楔形生長Ｃｏ層的Ｐｔ／Ｃｏ／Ｉｒ／Ｃｏ／Ｐｔ多層膜結(jié)構(gòu)，并通過霍爾效應(yīng)測量發(fā)現(xiàn)該結(jié)構(gòu)層間ＤＭ相互作用強度達到了０．１５ｍＪ／ｍ２．但是，該楔形Ｐｔ／Ｃｏ／Ｉｒ／Ｃｏ／Ｐｔ多層膜在面內(nèi)磁場輔助下才能實現(xiàn)ＳＯＴ磁化翻轉(zhuǎn)．同年，Ｈｕａｎｇ等［６２］設(shè)計并制備了非對稱ＣｏＦｅＢ／Ｐｔ／Ｃｏ／Ｐｔ多層膜，并發(fā)現(xiàn)其層間ＤＭ相互作用有效場為３７Ｏｅ，且能實現(xiàn)無外場的垂直磁翻轉(zhuǎn)．

２０２２年，文獻［６３］在非對稱的Ｐｔ／Ｃｏ／Ｐｔ／Ｉｒ／Ｐｔ／Ｃｏ／Ｐｔ多層膜中發(fā)現(xiàn)層間ＤＭ相互作用能誘導(dǎo)無外場ＳＯＴ．具體地，在Ｐｔ／Ｃｏ／Ｐｔ／Ｉｒ／Ｐｔ／Ｃｏ／Ｐｔ多層膜中，上、下２個磁性金屬Ｃｏ層的近鄰均為Ｐｔ層，對于Ｃｏ層ｚ方向仍存在局部的反演對稱性，因此可以消除結(jié)構(gòu)中層內(nèi)ＤＭ相互作用的影響．通過改變Ｉｒ?qū)雍穸?，使上下２個Ｃｏ層形成層間反鐵磁結(jié)構(gòu)，且誘導(dǎo)出強度約為１１μＪ／ｍ２的層間ＤＭ相互作用．進一步地，實驗驗證了當(dāng)輸入電流平行于層間ＤＭ矢量方向時，能實現(xiàn)無外場ＳＯＴ，翻轉(zhuǎn)鐵磁Ｃｏ層磁化方向；而當(dāng)輸入電流垂直于層間ＤＭ矢量方向時，則無法翻轉(zhuǎn)鐵磁層磁化方向，如圖５（ａ）所示．２０２３年，文獻［６４］采用傾斜濺射工藝，制備了Ｐｔ／ＣｏＢ／Ｐｔ／Ｒｕ／Ｐｔ／ＣｏＢ／Ｐｔ多層膜，并通過霍爾效應(yīng)測量證實該體系具有層間ＤＭ相互作用．他們通過實驗和微磁學(xué)模擬進一步證明，該體系無外場ＳＯＴ磁化翻轉(zhuǎn)，僅當(dāng)輸入電流平行于層間ＤＭ矢量方向時才能實現(xiàn)，如圖５（ｂ）和圖５（ｃ）所示．相比其他實現(xiàn)無外場ＳＯＴ磁化翻轉(zhuǎn)的方法，利用層間ＤＭ相互作用實現(xiàn)無外場ＳＯＴ磁化翻轉(zhuǎn)可以同時具備高自旋霍爾角、高數(shù)據(jù)密度、晶圓尺度的均一性以及ＣＭＯＳ工藝的兼容性的優(yōu)點．

４ 總結(jié)與展望

層間反對稱交換耦合是ＲＫＫＹ型層間交換的高階效應(yīng)，可以通過在人工反鐵磁多層薄膜中使用不同厚度的間隔層靈活調(diào)控．層間ＤＭ相互作用的實現(xiàn)為制造和操縱人工反鐵磁中新奇的物理效應(yīng)打開了新的思路．特別地，作為實現(xiàn)無外場ＳＯＴ磁化翻轉(zhuǎn)的有效方法，層間ＤＭ相互作用的實現(xiàn)和調(diào)控對于下一代高速、高密度非易失性磁隨機存儲器的設(shè)計和應(yīng)用意義重大．

目前，雖然人們關(guān)于層間反對稱交換耦合的研究取得了很大進展，但仍然面臨諸多有待探索和解決的問題．首先，對于大多數(shù)體系而言，層間ＤＭ相互作用的強度仍遠(yuǎn)小于層內(nèi)ＤＭ相互作用的強度，因此，深入研究層間ＤＭ相互作用的機制和尋找提高層間ＤＭ相互作用的有效手段有待進一步研究．其次，作為最重要的應(yīng)用，優(yōu)化器件設(shè)計，尋求調(diào)控層間ＤＭ相互作用，提高ＳＯＴ磁化翻轉(zhuǎn)的效率至關(guān)重要．此外，層間ＤＭ相互作用下的拓?fù)浯沤Y(jié)構(gòu)形貌以及對磁斯格明子動力學(xué)可能的影響仍然是未知的．作為自旋電子學(xué)領(lǐng)域的新興課題，層間ＤＭ相互作用相關(guān)的物理效應(yīng)和器件設(shè)計仍有待進一步探索．

參考文獻

［１］ＤＺＹＡＬＯＳＨＩＮＳＫＹＩ．Ａｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃｔｈｅｏｒｙｏｆ“ｗｅａｋ”ｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｓｍｏｆａｎｔｉｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｈｙｓｉｃｓａｎｄＣｈｅｍｉｓｔｒｙｏｆＳｏｌｉｄｓ，１９５８，４（４）：２４１-２５５．

［２］ＭＯＲＩＹＡＴ．Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃｓｕｐｅｒｅｘｃｈａｎｇｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎａｎｄｗｅａｋｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｓｍ［Ｊ］．ＰｈｙｓｉｃａｌＲｅｖｉｅｗ，１９６０，１２０（１）：９１-９８．

［３］ＹＡＮＧＨ，ＬＩＡＮＧＪ，ＣＵＩＱ．ＦｉｒｓｔｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓｆｏｒＤｚｙａｌｏｓｈｉｎｓｋｉｉＭｏｒｉｙａｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ［Ｊ］．ＮａｔｕｒｅＲｅｖｉｅｗｓＰｈｙｓｉｃｓ，２０２３，５：４３．

［４］ＭＵＨＬＢＡＵＥＲＳ，ＢＩＮＺＢ，ＪＯＮＩＥＴＺＦ，ｅｔａｌ．Ｓｋｙｒｍｉｏｎｌａｔｔｉｃｅｉｎａｃｈｉｒａｌｍａｇｎｅｔ［Ｊ］．Ｓｃｉｅｎｃｅ，２００９，３２３（５９１６）：９１５-９１９．

［５］ＨＥＩＮＺＥＳ，ＶＯＮＢＥＲＧＭＡＮＮＫ，ＭＥＮＺＥＬＭ，ｅｔａｌ．Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓａｔｏｍｉｃｓｃａｌｅｍａｇｎｅｔｉｃｓｋｙｒｍｉｏｎｌａｔｔｉｃｅｉｎｔｗｏｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓ［Ｊ］．ＮａｔｕｒｅＰｈｙｓｉｃｓ，２０１１，７（９）：７１３-７１８．

［６］ＬＩＡＮＧＪＨ，ＷＡＮＧＷ Ｗ，ＤＵＨＦ，ｅｔａｌ．ＶｅｒｙｌａｒｇｅＤｚｙａｌｏｓｈｉｎｓｋｉｉＭｏｒｉｙａｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｉｎｔｗｏｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌＪａｎｕｓｍａｎｇａｎｅｓｅｄｉｃｈａｌｃｏｇｅｎｉｄｅｓａｎｄｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｔｏｒｅａｌｉｚｅｓｋｙｒｍｉｏｎｓｔａｔｅｓ［Ｊ］．ＰｈｙｓｉｃａｌＲｅｖｉｅｗＢ，２０２０，１０１（１８）：１８４４０１．

［７］ＸＵＣＳ，ＦＥＮＧＪＳ，ＰＲＯＫＨＯＲＥＮＫＯＳ，ｅｔａｌ．ＴｏｐｏｌｏｇｉｃａｌｓｐｉｎｔｅｘｔｕｒｅｉｎＪａｎｕｓｍｏｎｏｌａｙｅｒｓｏｆｔｈｅｃｈｒｏｍｉｕｍｔｒｉｈａｌｉｄｅｓＣｒ（Ｉ，Ｘ）３［Ｊ］．ＰｈｙｓｉｃａｌＲｅｖｉｅｗＢ，２０２０，１０１（６）：０６０４０４．

［８］ＣＵＩＱＲ，ＷＡＮＧＬＭ，ＺＨＵＹＭ，ｅｔａｌ．Ｍａｇｎｅｔｉｃａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ，ｅｘｃｈａｎｇｅｃｏｕｐｌｉｎｇａｎｄＤｚｙａｌｏｓｈｉｎｓｋｉｉＭｏｒｉｙａｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｏｆｔｗｏｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｍａｇｎｅｔｓ［Ｊ］．ＦｒｏｎｔｉｅｒｓｏｆＰｈｙｓｉｃｓ，２０２３，１８（１）：１-１７．

［９］ＦＥＲＴＡ，ＣＨＳＨＩＥＶＭ，ＴＨＩＡＶＩＬＬＥＡ，ｅｔａｌ．ＦｒｏｍｅａｒｌｙｔｈｅｏｒｉｅｓｏｆＤｚｙａｌｏｓｈｉｎｓｋｉｉＭｏｒｉｙａｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓｉｎｍｅｔａｌｌｉｃｓｙｓｔｅｍｓｔｏｔｏｄａｙ’ｓｎｏｖｅｌｒｏａｄｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆｔｈｅＰｈｙｓｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙｏｆＪａｐａｎ，２０２３，９２（８）：０８１００１．

［１０］ＣＨＥＮＧ，ＭＡＴＰ，Ｎ’ＤＩＡＹＥＡＴ，ｅｔａｌ．Ｔａｉｌｏｒｉｎｇｔｈｅｃｈｉｒａｌｉｔｙｏｆｍａｇｎｅｔｉｃｄｏｍａｉｎｗａｌｌｓｂｙｉｎｔｅｒｆａｃｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ［Ｊ］．ＮａｔｕｒｅＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，２０１３，４：１-６．

［１１］ＨＡＡＺＥＮＰＰＪ，ＭＵＲ？Ｅ，ＦＲＡＮＫＥＮＪＨ，ｅｔａｌ．ＤｏｍａｉｎｗａｌｌｄｅｐｉｎｎｉｎｇｇｏｖｅｒｎｅｄｂｙｔｈｅｓｐｉｎＨａｌｌｅｆｆｅｃｔ［Ｊ］．ＮａｔｕｒｅＭａｔｅｒｉａｌｓ，２０１３，１２（４）：２９９-３０３．

［１２］ＦＥＲＲＩＡＮＩＰ，ＶＯＮＢＥＲＧＭＡＮＮＫ，ＶＥＤＭＥＤＥＮＫＯＥＹ，ｅｔａｌ．Ａｔｏｍｉｃｓｃａｌｅｓｐｉｎｓｐｉｒａｌｗｉｔｈａｕｎｉｑｕｅｒｏｔａｔｉｏｎａｌｓｅｎｓｅ：ｍｎｍｏｎｏｌａｙｅｒｏｎＷ（００１）［Ｊ］．ＰｈｙｓｉｃａｌＲｅｖｉｅｗＬｅｔｔｅｒｓ，２００８，１０１（２）：０２７２０１．

［１３］ＴＨＩＡＶＩＬＬＥＡ，ＲＯＨＡＲＴＳ，ＪＵ？？，ｅｔａｌ．ＤｙｎａｍｉｃｓｏｆＤｚｙａｌｏｓｈｉｎｓｋｉｉｄｏｍａｉｎｗａｌｌｓｉｎｕｌｔｒａｔｈｉｎｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｌｍｓ［Ｊ］．ＥｕｒｏｐｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ，２０１２，１００（５）：５７００２．

［１４］ＴＨＩＡＶＩＬＬＥＡ，ＲＯＨＡＲＴＳ，ＪＵＥＥ，ｅｔａｌ．ＤｙｎａｍｉｃｓｏｆＤｚｙａｌｏｓｈｉｎｓｋｉｉｄｏｍａｉｎｗａｌｌｓｉｎｕｌｔｒａｔｈｉｎｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｌｍｓ［Ｊ］．ＥｕｒｏｐｈｙｓＬｅｔｔｅｒｓ，２０１２，１００（５）：７００２．

［１５］ＰＡＲＫＩＮＳＳＰ，ＨＡＹＡＳＨＩＭ，ＴＨＯＭＡＳＬ．Ｍａｇｎｅｔｉｃｄｏｍａｉｎｗａｌｌｒａｃｅｔｒａｃｋｍｅｍｏｒｙ［Ｊ］．Ｓｃｉｅｎｃｅ，２００８，３２０（５８７３）：１９０-１９４．

［１６］ＥＭＯＲＩＳ，ＢＡＵＥＲＵ，ＡＨＮＳＭ，ｅｔａｌ．Ｃｕｒｒｅｎｔｄｒｉｖｅｎｄｙｎａｍｉｃｓｏｆｃｈｉｒａｌｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｄｏｍａｉｎｗａｌｌｓ［Ｊ］．ＮａｔｕｒｅＭａｔｅｒｉａｌｓ，２０１３，１２（７）：６１１-６１６．

［１７］ＲＹＵＫＳ，ＴＨＯＭＡＳＬ，ＹＡＮＧＳＨ，ｅｔａｌ．Ｃｈｉｒａｌｓｐｉｎｔｏｒｑｕｅａｔｍａｇｎｅｔｉｃｄｏｍａｉｎｗａｌｌｓ［Ｊ］．ＮａｔｕｒｅＮａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１３，８（７）：５２７-５３３．

［１８］ＦＥＲＴＡ，ＣＲＯＳＶ，ＳＡＭＰＡＩＯＪ．Ｓｋｙｒｍｉｏｎｓｏｎｔｈｅｔｒａｃｋ［Ｊ］．ＮａｔｕｒｅＮａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１３，８（３）：１５２-１５６．

［１９］ＲＵＤＥＲＭＡＮＭＡ，ＫＩＴＴＥＬＣ．Ｉｎｄｉｒｅｃｔｅｘｃｈａｎｇｅｃｏｕｐｌｉｎｇｏｆｎｕｃｌｅａｒｍａｇｎｅｔｉｃｍｏｍｅｎｔｓｂｙｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎｅｌｅｃｔｒｏｎｓ［Ｊ］．ＰｈｙｓｉｃａｌＲｅｖｉｅｗ，１９５４，９６（１）：９９-１０２．

［２０］ＰＡＲＫＩＮＳＳＰ，ＢＨＡＤＲＡＲ，ＲＯＣＨＥＫＰ．Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒｙｍａｇｎｅｔｉｃｅｘｃｈａｎｇｅｃｏｕｐｌｉｎｇｔｈｒｏｕｇｈｔｈｉｎｃｏｐｐｅｒｌａｙｅｒｓ［Ｊ］．ＰｈｙｓｉｃａｌＲｅｖｉｅｗＬｅｔｔｅｒｓ，１９９１，６６（１６）：２１５２-２１５５．

［２１］ＰＡＲＫＩＮＳＳＰ．Ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎｐｅｒｉｏｄｏｆｉｎｄｉｒｅｃｔｍａｇｎｅｔｉｃｅｘｃｈａｎｇｅｃｏｕｐｌｉｎｇｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅ３ｄ，４ｄ，ａｎｄ５ｄｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｍｅｔａｌｓ［Ｊ］．ＰｈｙｓｉｃａｌＲｅｖｉｅｗＬｅｔｔｅｒｓ，１９９１，６７（２５）：３５９８-３６０１．

［２２］ＢＲＵＮＯＰ，ＣＨＡＰＰＥＲＴＣ．ＲｕｄｅｒｍａｎＫｉｔｔｅｌｔｈｅｏｒｙｏｆｏｓｃｉｌｌａｔｏｒｙｉｎｔｅｒｌａｙｅｒｅｘｃｈａｎｇｅｃｏｕｐｌｉｎｇ［Ｊ］．ＰｈｙｓｉｃａｌＲｅｖｉｅｗＢ，１９９２，４６（１）：２６１-２７０．

［２３］ＳＭＩＴＨＤＡ．Ｎｅｗｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｆｏｒｍａｇｎｅｔｉｃａｎｉｓｏｔｒｏｐｙｉｎｌｏｃａｌｉｓｅｄｓｓｔａｔｅｍｏｍｅｎｔｍａｔｅｒｉａｌｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｇｎｅｔｉｓｍａｎｄＭａｇｎｅｔｉｃＭａｔｅｒｉａｌｓ，１９７６，１（３）：２１４-２２５．

［２４］ＸＩＡＫ，ＺＨＡＮＧＷ Ｙ，ＬＵＭ，ｅｔａｌ．Ｎｏｎｃｏｌｌｉｎｅａｒｉｎｔｅｒｌａｙｅｒｅｘｃｈａｎｇｅｃｏｕｐｌｉｎｇｃａｕｓｅｄｂｙｉｎｔｅｒｆａｃｅｓｐｉｎｏｒｂｉｔｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ［Ｊ］．ＰｈｙｓｉｃａｌＲｅｖｉｅｗＢ，１９９７，５５（１８）：１２５６１-１２５６５．

［２５］ＦＥＲＮ？ＮＤＥＺＰＡＣＨＥＣＯＡ，ＶＥＤＭＥＤＥＮＫＯＥ，ＵＭＭＥＬＥＮＦ，ｅｔａｌ．ＳｙｍｍｅｔｒｙｂｒｅａｋｉｎｇｉｎｔｅｒｌａｙｅｒＤｚｙａｌｏｓｈｉｎｓｋｉｉＭｏｒｉｙａｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓｉｎｓｙｎｔｈｅｔｉｃａｎｔｉｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｓ［Ｊ］．ＮａｔｕｒｅＭａｔｅｒｉａｌｓ，２０１９，１８（７）：６７９-６８４．

［２６］ＨＡＮＤＳ，ＬＥＥＫ，ＨＡＮＫＥＪＰ，ｅｔａｌ．Ｌｏｎｇｒａｎｇｅｃｈｉｒａｌｅｘｃｈａｎｇｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｉｎｓｙｎｔｈｅｔｉｃａｎｔｉｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｓ［Ｊ］．ＮａｔｕｒｅＭａｔｅｒｉａｌｓ，２０１９，１８（７）：７０３-７０８．

［２７］ＡＮＤＥＲＳＯＮＰＷ．Ｎｅｗａｐｐｒｏａｃｈｔｏｔｈｅｔｈｅｏｒｙｏｆｓｕｐｅｒｅｘｃｈａｎｇｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＰｈｙｓｉｃａｌＲｅｖｉｅｗ，１９５９，１１５（１）：２-１３．

［２８］ＵＮＧＵＲＩＳＪ，ＣＥＬＯＴＴＡＲＪ，ＰＩＥＲＣＥＤＴ．ＯｓｃｉｌｌａｔｏｒｙｍａｇｎｅｔｉｃｃｏｕｐｌｉｎｇｉｎＦｅ／Ａｇ／Ｆｅ（１００）ｓａｎｄｗｉｃｈｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｇｎｅｔｉｓｍａｎｄＭａｇｎｅｔｉｃＭａｔｅｒｉａｌｓ，１９９３，１２７（１／２）：２０５-２１３．

［２９］ＲＨＲＩＧＭ，ＳＣＨ？ＦＥＲＲ，ＨＵＢＥＲＴＡ，ｅｔａｌ．ＤｏｍａｉｎｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓｏｎＦｅＣｒＦｅｌａｙｅｒｅｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ：ｅｖｉｄｅｎｃｅｆｏｒａｂｉｑｕａｄｒａｔｉｃｃｏｕｐｌｉｎｇｅｆｆｅｃｔ［Ｊ］．ＰｈｙｓｉｃａＳｔａｔｕｓＳｏｌｉｄｉ（Ａ），１９９１，１２５（２）：６３５-６５６．

［３０］ＤＥＭＯＫＲＩＴＯＶＳＯ．Ｂｉｑｕａｄｒａｔｉｃｉｎｔｅｒｌａｙｅｒｃｏｕｐｌｉｎｇｉｎｌａｙｅｒｅｄｍａｇｎｅｔｉｃｓｙｓｔｅｍｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｈｙｓｉｃｓＤ：ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ，１９９８，３１（８）：９２５-９４１．

［３１］ＳＣＨＲＩＥＦＦＥＲＪＲ，ＷＯＬＦＦＰＡ．ＲｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅＡｎｄｅｒｓｏｎａｎｄｋｏｎｄｏｈａｍｉｌｔｏｎｉａｎｓ［Ｊ］．ＰｈｙｓｉｃａｌＲｅｖｉｅｗ，１９６６，１４９（２）：４９１-４９２．

［３２］ＦＥＲＴＡ，ＬＥＶＹＰＭ．Ｒｏｌｅｏｆａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃｅｘｃｈａｎｇｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓｉｎｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｓｐｉｎｇｌａｓｓｅｓ［Ｊ］．ＰｈｙｓｉｃａｌＲｅｖｉｅｗＬｅｔｔｅｒｓ，１９８０，４４（２３）：１５３８-１５４１．

［３３］ＦＥＲＴＡＲ．Ｍａｇｎｅｔｉｃａｎｄｔｒａｎｓｐｏｒｔｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｍｅｔａｌｌｉｃｍｕｌｔｉｌａｙｅｒｓ［Ｊ］．ＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅＦｏｒｕｍ，１９９１，５９／６０：４３９-４８０．

［３４］ＣＲ？ＰＩＥＵＸＡ，ＬＡＣＲＯＩＸＣ．ＤｚｙａｌｏｓｈｉｎｓｋｙＭｏｒｉｙａｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓｉｎｄｕｃｅｄｂｙｓｙｍｍｅｔｒｙｂｒｅａｋｉｎｇａｔａｓｕｒｆａｃｅ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｇｎｅｔｉｓｍａｎｄＭａｇｎｅｔｉｃＭａｔｅｒｉａｌｓ，１９９８，１８２（３）：３４１-３４９．

［３５］ＶＥＤＭＥＤＥＮＫＯＥＹ，ＲＩＥＧＯＰ，ＡＲＲＥＧＩＪＡ，ｅｔａｌ．Ｉｎｔｅｒｌａｙｅｒｄｚｙａｌｏｓｈｉｎｓｋｉｉｍｏｒｉｙａｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＰｈｙｓｉｃａｌＲｅｖｉｅｗＬｅｔｔｅｒｓ，２０１９，１２２（２５）：２５７２０２．

［３６］ＭＥＩＫＬＥＪＯＨＮＷ Ｈ，ＢＥＡＮＣＰ．Ｎｅｗｍａｇｎｅｔｉｃａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ［Ｊ］．ＰｈｙｓｉｃａｌＲｅｖｉｅｗ，１９５７，１０５（３）：９０４-９１３．

［３７］ＮＯＧＵ？ＳＪ，ＳＣＨＵＬＬＥＲＩＫ．Ｅｘｃｈａｎｇｅｂｉａｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｇｎｅｔｉｓｍａｎｄＭａｇｎｅｔｉｃＭａｔｅｒｉａｌｓ，１９９９，１９２（２）：２０３-２３２．

［３８］ＢＯＬＬＥＲＯＡ，ＮＥＵＶ，ＢＡＬＴＺＶ，ｅｔａｌ．Ａｎｅｘｔｒａｏｒｄｉｎａｒｙｃｈｉｒａｌｅｘｃｈａｎｇｅｂｉａｓｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ：ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｔｈｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｂｉａｓｆｉｅｌｄｉｎｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｂｉｌａｙｅｒｓｂｙａｍａｇｎｅｔｉｃａｌｌｙｓｗｉｔｃｈａｂｌｅｒｅｓｐｏｎｓｅｍｅｃｈａｎｉｓｍ［Ｊ］．Ｎａｎｏｓｃａｌｅ，２０２０，１２（２）：１１５５-１１６３．

［３９］ＡＶＣＩＣＯ，ＬＡＭＢＥＲＴＣＨ，ＳＡＬＡＧ，ｅｔａｌ．Ｃｈｉｒａｌｃｏｕｐｌｉｎｇｂｅｔｗｅｅｎｍａｇｎｅｔｉｃｌａｙｅｒｓｗｉｔｈｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＰｈｙｓｉｃａｌＲｅｖｉｅｗＬｅｔｔｅｒｓ，２０２１，１２７（１６）：１６７２０２．

［４０］ＧＵＯＹＱ，ＺＨＡＮＧＪＹ，ＣＵＩＱＲ，ｅｔａｌ．ＥｆｆｅｃｔｏｆｉｎｔｅｒｌａｙｅｒＤｚｙａｌｏｓｈｉｎｓｋｉｉＭｏｒｉｙａｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｏｎｓｐｉｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｎｓｙｎｔｈｅｔｉｃａｎｔｉｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｍｕｌｔｉｌａｙｅｒｓ［Ｊ］．ＰｈｙｓｉｃａｌＲｅｖｉｅｗＢ，２０２２，１０５（１８）：１８４４０５．

［４１］ＰＯＬＬＡＲＤＳＤ，ＧＡＲＬＯＷ ＪＡ，ＫＩＭＫＷ，ｅｔａｌ．ＢｌｏｃｈｃｈｉｒａｌｉｔｙｉｎｄｕｃｅｄｂｙａｎｉｎｔｅｒｌａｙｅｒＤｚｙａｌｏｓｈｉｎｓｋｉｉＭｏｒｉｙａｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｉｎｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｍｕｌｔｉｌａｙｅｒｓ［Ｊ］．ＰｈｙｓｉｃａｌＲｅｖｉｅｗＬｅｔｔｅｒｓ，２０２０，１２５（２２）：２２７２０３．

［４２］ＴＳＵＲＫＡＮＳ，ＺＡＫＥＲＩＫ．ＧｉａｎｔＤｚｙａｌｏｓｈｉｎｓｋｉｉＭｏｒｉｙａｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｉｎｅｐｉｔａｘｉａｌＣｏ／ＦｅｂｉｌａｙｅｒｓｗｉｔｈＣ２ｖｓｙｍｍｅｔｒｙ［Ｊ］．ＰｈｙｓｉｃａｌＲｅｖｉｅｗＢ，２０２０，１０２（６）：０６０４０６．

［４３］ＣＨＥＮ Ｒ Ｙ，ＸＵ Ｆ，ＣＵＩＱ Ｒ，ｅｔａｌ．ＡｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃｉｎｔｅｒｌａｙｅｒＤｚｙａｌｏｓｈｉｎｓｋｉｉＭｏｒｉｙａｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓｉｎｓｙｎｔｈｅｔｉｃｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｍｕｌｔｉｌａｙｅｒｓ［Ｊ］．ＳｃｉｅｎｃｅＢｕｌｌｅｔｉｎ，２０２３，６８（９）：８７８-８８２．

［４４］ＬＩＡＮＧＳＸ，ＣＨＥＮＲＹ，ＣＵＩＱＲ，ｅｔａｌ．ＲｕｄｅｒｍａｎｋｉｔｔｅｌｋａｓｕｙａＹｏｓｉｄａｔｙｐｅｉｎｔｅｒｌａｙｅｒｄｚｙａｌｏｓｈｉｎｓｋｉｉｍｏｒｉｙａｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｉｎｓｙｎｔｈｅｔｉｃｍａｇｎｅｔｓ［Ｊ］．ＮａｎｏＬｅｔｔｅｒｓ，２０２３，２３（１８）：８６９０-８６９６．

［４５］ＫＡＭＭＥＲＢＡＵＥＲＦ，ＣＨＯＩＷ Ｙ，ＦＲＥＩＭＵＴＨＦ，ｅｔａｌ．ＣｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｔｈｅｉｎｔｅｒｌａｙｅｒＤｚｙａｌｏｓｈｉｎｓｋｉｉＭｏｒｉｙａｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｂｙｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｃｕｒｒｅｎｔｓ［Ｊ］．ＮａｎｏＬｅｔｔｅｒｓ，２０２３，２３（１５）：７０７０-７０７５．

［４６］ＵＴＩＣ＇Ｉ，ＦＡＢＩＡＮＪ，ＤＡＳＳＡＲＭＡＳ．Ｓｐｉｎｔｒｏｎｉｃｓ：ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＲｅｖｉｅｗｓｏｆＭｏｄｅｒｎＰｈｙｓｉｃｓ，２００４，７６（２）：３２３-４１０．

［４７］ＹＡＮＧＨＸ，ＣＨＥＮＧ，ＣＯＴＴＡＡＡＣ，ｅｔａｌ．ＳｉｇｎｉｆｉｃａｎｔＤｚｙａｌｏｓｈｉｎｓｋｉｉＭｏｒｉｙａｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎａｔｇｒａｐｈｅｎｅｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｎｔｅｒｆａｃｅｓｄｕｅｔｏｔｈｅＲａｓｈｂａｅｆｆｅｃｔ［Ｊ］．ＮａｔｕｒｅＭａｔｅｒｉａｌｓ，２０１８，１７（７）：６０５-６０９．

［４８］ＣＨＯＩＧＭ，ＣＡＨＩＬＬＤＧ．ＫｅｒｒｒｏｔａｔｉｏｎｉｎＣｕ，Ａｇ，ａｎｄＡｕｄｒｉｖｅｎｂｙｓｐｉｎａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｓｐｉｎｏｒｂｉｔｃｏｕｐｌｉｎｇ［Ｊ］．ＰｈｙｓｉｃａｌＲｅｖｉｅｗＢ，２０１４，９０（２１）：２１４４３２．

［４９］ＡＲＲＥＧＩＪＡ，ＲＩＥＧＯＰ，ＢＥＲＧＥＲＡ，ｅｔａｌ．ＬａｒｇｅｉｎｔｅｒｌａｙｅｒＤｚｙａｌｏｓｈｉｎｓｋｉｉＭｏｒｉｙａｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓａｃｒｏｓｓＡｇｌａｙｅｒｓ［Ｊ］．ＮａｔｕｒｅＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，２０２３，１４：６９２７．

［５０］ＨＥＩＤＥＭ，ＢＩＨＬＭＡＹＥＲＧ，ＢＬＧＥＬＳ．ＤｅｓｃｒｉｂｉｎｇＤｚｙａｌｏｓｈｉｎｓｋｉｉＭｏｒｉｙａｓｐｉｒａｌｓｆｒｏｍｆｉｒｓｔｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ［Ｊ］．ＰｈｙｓｉｃａＢ：ＣｏｎｄｅｎｓｅｄＭａｔｔｅｒ，２００９，４０４（１８）：２６７８-２６８３．

［５１］ＬＩＡＮＧＪＨ，ＣＵＩＱＲ，ＹＡＮＧＨＸ．ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙｓｗｉｔｃｈａｂｌｅＲａｓｈｂａｔｙｐｅＤｚｙａｌｏｓｈｉｎｓｋｉｉＭｏｒｉｙａｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎａｎｄｓｋｙｒｍｉｏｎｉｎｔｗｏｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｍａｇｎｅｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃｍｕｌｔｉｆｅｒｒｏｉｃｓ［Ｊ］．ＰｈｙｓｉｃａｌＲｅｖｉｅｗＢ，２０２０，１０２（２２）：２２０４０９．

［５２］ＬＩＰ，ＣＵＩＱＲ，ＧＡＹＬ，ｅｔａｌ．ＬａｒｇｅＤｚｙａｌｏｓｈｉｎｓｋｉｉＭｏｒｉｙａｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎａｎｄｆｉｅｌｄｆｒｅｅｔｏｐｏｌｏｇｉｃａｌｃｈｉｒａｌｓｐｉｎｓｔａｔｅｓｉｎｔｗｏｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌａｌｋａｌｉｂａｓｅｄｃｈｒｏｍｉｕｍｃｈａｌｃｏｇｅｎｉｄｅｓ［Ｊ］．ＰｈｙｓｉｃａｌＲｅｖｉｅｗＢ，２０２２，１０６（２）：０２４４１９．

［５３］ＬＩＰ，ＹＵＤＸ，ＬＩＡＮＧＪＨ，ｅｔａｌ．Ｔｏｐｏｌｏｇｉｃａｌｓｐｉｎｔｅｘｔｕｒｅｓｉｎ１ＴｐｈａｓｅＪａｎｕｓｍａｇｎｅｔｓ：ｉｎｔｅｒｐｌａｙｂｅｔｗｅｅｎＤｚｙａｌｏｓｈｉｎｓｋｉｉＭｏｒｉｙａｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ，ｍａｇｎｅｔｉｃｆｒｕｓｔｒａｔｉｏｎ，ａｎｄｉｓｏｔｒｏｐｉｃｈｉｇｈｅｒｏｒｄｅｒｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＰｈｙｓｉｃａｌＲｅｖｉｅｗＢ，２０２３，１０７（５）：０５４４０８．

［５４］ＹＡＮＧＨＸ，ＴＨＩＡＶＩＬＬＥＡ，ＲＯＨＡＲＴＳ，ｅｔａｌ．ＡｎａｔｏｍｙｏｆｄｚｙａｌｏｓｈｉｎｓｋｉｉｍｏｒｉｙａｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎａｔＣｏ／Ｐｔｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ［Ｊ］．ＰｈｙｓｉｃａｌＲｅｖｉｅｗＬｅｔｔｅｒｓ，２０１５，１１５（２６）：２６７２１０．

［５５］ＮＩＣＫＥＬＦ，ＭＥＹＥＲＳ，ＨＥＩＮＺＥＳ．ＥｘｃｈａｎｇｅａｎｄＤｚｙａｌｏｓｈｉｎｓｋｉｉＭｏｒｉｙａｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｉｎＲｈ／Ｃｏ／Ｆｅ／Ｉｒｍｕｌｔｉｌａｙｅｒｓ：ｔｏｗａｒｄｓｓｋｙｒｍｉｏｎｓｉｎｅｘｃｈａｎｇｅｆｒｕｓｔｒａｔｅｄｍｕｌｔｉｌａｙｅｒｓ［Ｊ］．ＰｈｙｓｉｃａｌＲｅｖｉｅｗＢ，２０２３，１０７（１７）：１７４４３０．

［５６］ＲＡＭＡＳＷＡＭＹＲ，ＬＥＥＪＭ，ＣＡＩＫＭ，ｅｔａｌ．Ｒｅｃｅｎｔａｄｖａｎｃｅｓｉｎｓｐｉｎｏｒｂｉｔｔｏｒｑｕｅｓ：ｍｏｖｉｎｇｔｏｗａｒｄｓｄｅｖｉｃｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＲｅｖｉｅｗｓ，２０１８，５（３）：０３１１０７．

［５７］ＹＵＧＱ，ＵＰＡＤＨＹＡＹＡＰ，ＷＯＮＧＫＬ，ｅｔａｌ．ＭａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎｓｗｉｔｃｈｉｎｇｔｈｒｏｕｇｈｓｐｉｎＨａｌｌｅｆｆｅｃｔｉｎｄｕｃｅｄｃｈｉｒａｌｄｏｍａｉｎｗａｌｌｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＰｈｙｓｉｃａｌＲｅｖｉｅｗＢ，２０１４，８９（１０）：１０４４２１．

［５８］ＤＵＴＴＡＧＵＰＴＡＳ，ＫＡＮＥＭＵＲＡＴ，ＺＨＡＮＧＣ，ｅｔａｌ．ＳｐｉｎｏｒｂｉｔｔｏｒｑｕｅｓａｎｄＤｚｙａｌｏｓｈｉｎｓｋｉｉＭｏｒｉｙａｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｉｎＰｔＭｎ／［Ｃｏ／Ｎｉ］ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ［Ｊ］．ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ，２０１７，１１１（１８）：１８２４１２１-１８２４１２４．

［５９］ＸＩＥＸＪ，ＺＨＡＯＸＮ，ＤＯＮＧＹＮ，ｅｔａｌ．Ｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅｆｉｅｌｄｆｒｅｅｓｗｉｔｃｈｉｎｇｏｆｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎｔｈｒｏｕｇｈｂｕｌｋｓｐｉｎｏｒｂｉｔｔｏｒｑｕｅｉｎｓｙｍｍｅｔｒｙｂｒｏｋｅｎｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｌｍｓ［Ｊ］．ＮａｔｕｒｅＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，２０２１，１２：１-１０．

［６０］ＢＡＩＨ，ＺＨＯＵＸＦ，ＺＨＡＮＧＨＷ，ｅｔａｌ．ＣｏｎｔｒｏｌｏｆｓｐｉｎｏｒｂｉｔｔｏｒｑｕｅｓｔｈｒｏｕｇｈｍａｇｎｅｔｉｃｓｙｍｍｅｔｒｙｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｙｏｒｉｅｎｔｅｄｎｏｎｃｏｌｌｉｎｅａｒａｎｔｉｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃＭｎ３Ｐｔ［Ｊ］．ＰｈｙｓｉｃａｌＲｅｖｉｅｗＢ，２０２１，１０４（１０）：１０４４０１．

［６１］ＭＡＳＵＤＡＨ，ＳＥＫＩＴ，ＹＡＭＡＮＥＹ，ｅｔａｌ．ＬａｒｇｅａｎｔｉｓｙｍｍｅｔｒｉｃｉｎｔｅｒｌａｙｅｒｅｘｃｈａｎｇｅｃｏｕｐｌｉｎｇｅｎａｂｌｉｎｇｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎｓｗｉｔｃｈｉｎｇｂｙａｎＩｎｐｌａｎｅｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄ［Ｊ］．ＰｈｙｓｉｃａｌＲｅｖｉｅｗＡｐｐｌｉｅｄ，２０２２，１７（５）：０５４０３６．

［６２］ＨＵＡＮＧＹＨ，ＨＵＡＮＧＣＣ，ＬＩＡＯＷ Ｂ，ｅｔａｌ．Ｇｒｏｗｔｈｄｅｐｅｎｄｅｎｔｉｎｔｅｒｌａｙｅｒｃｈｉｒａｌｅｘｃｈａｎｇｅａｎｄｆｉｅｌｄｆｒｅｅｓｗｉｔｃｈｉｎｇ［Ｊ］．ＰｈｙｓｉｃａｌＲｅｖｉｅｗＡｐｐｌｉｅｄ，２０２２，１８（３）：０３４０４６．

［６３］ＨＥＷ，ＷＡＮＣ，ＺＨＥＮＧＣ，ｅｔａｌ．ＦｉｅｌｄｆｒｅｅｓｐｉｎｏｒｂｉｔｔｏｒｑｕｅｓｗｉｔｃｈｉｎｇｅｎａｂｌｅｄｂｙｔｈｅｉｎｔｅｒｌａｙｅｒＤｚｙａｌｏｓｈｉｎｓｋｉｉＭｏｒｉｙａｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ［Ｊ］．ＮａｎｏＬｅｔｔｅｒｓ，２０２２，２２（１７）：６８５７．

［６４］ＷＡＮＧＺＬ，ＬＩＰＺ，ＦＡＴＴＯＵＨＩＭ，ｅｔａｌ．ＦｉｅｌｄｆｒｅｅｓｐｉｎｏｒｂｉｔｔｏｒｑｕｅｓｗｉｔｃｈｉｎｇｏｆｓｙｎｔｈｅｔｉｃａｎｔｉｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｔｈｒｏｕｇｈｉｎｔｅｒｌａｙｅｒＤｚｙａｌｏｓｈｉｎｓｋｉｉＭｏｒｉｙａｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＣｅｌｌＲｅｐｏｒｔｓＰｈｙｓｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅ，２０２３，４（４）：１０１３３４．

（編輯 鄭月蓉）

基金項目：國家重點研發(fā)計劃（ＭＯＳＴ）（２０２２ＹＦＡ１４０５１０２）、國家自然科學(xué)基金（１２１７４４０５）、寧波重點科技項目（２０２１０００２１５）和浙江省“先鋒”“領(lǐng)雁”研發(fā)計劃（２０２２Ｃ０１０５３）