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<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Kim,&#x20;Gyu&#x20;Won</dcvalue>
<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Cuong,&#x20;Do&#x20;Duc</dcvalue>
<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Kim,&#x20;Yong&#x20;Jin</dcvalue>
<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Cha,&#x20;In&#x20;Ho</dcvalue>
<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Kim,&#x20;Taehyun</dcvalue>
<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Lee,&#x20;Min&#x20;Hyeok</dcvalue>
<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Lee,&#x20;OukJae</dcvalue>
<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Baik,&#x20;Hionsuck</dcvalue>
<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Hong,&#x20;Soon&#x20;Cheol</dcvalue>
<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Rhim,&#x20;Sonny&#x20;H.</dcvalue>
<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Kim,&#x20;Young&#x20;Keun</dcvalue>
<dcvalue element="date" qualifier="accessioned">2024-01-19T14:02:13Z</dcvalue>
<dcvalue element="date" qualifier="available">2024-01-19T14:02:13Z</dcvalue>
<dcvalue element="date" qualifier="created">2021-10-21</dcvalue>
<dcvalue element="date" qualifier="issued">2021-08-20</dcvalue>
<dcvalue element="identifier" qualifier="issn">1884-4049</dcvalue>
<dcvalue element="identifier" qualifier="uri">https:&#x2F;&#x2F;pubs.kist.re.kr&#x2F;handle&#x2F;201004&#x2F;116583</dcvalue>
<dcvalue element="description" qualifier="abstract">The&#x20;spin-orbit&#x20;torque&#x20;(SOT)&#x20;resulting&#x20;from&#x20;a&#x20;spin&#x20;current&#x20;generated&#x20;in&#x20;a&#x20;nonmagnetic&#x20;transition&#x20;metal&#x20;layer&#x20;offers&#x20;a&#x20;promising&#x20;magnetization&#x20;switching&#x20;mechanism&#x20;for&#x20;spintronic&#x20;devices.&#x20;To&#x20;fully&#x20;exploit&#x20;this&#x20;mechanism,&#x20;in&#x20;practice,&#x20;materials&#x20;with&#x20;high&#x20;SOT&#x20;efficiencies&#x20;are&#x20;indispensable.&#x20;Moreover,&#x20;new&#x20;materials&#x20;need&#x20;to&#x20;be&#x20;compatible&#x20;with&#x20;semiconductor&#x20;processing.&#x20;This&#x20;study&#x20;introduces&#x20;W-Ta&#x20;and&#x20;W-V&#x20;alloy&#x20;layers&#x20;between&#x20;nonmagnetic&#x20;beta-W&#x20;and&#x20;ferromagnetic&#x20;CoFeB&#x20;layers&#x20;in&#x20;beta-W&#x2F;CoFeB&#x2F;MgO&#x2F;Ta&#x20;heterostructures.&#x20;We&#x20;carry&#x20;out&#x20;first-principles&#x20;band&#x20;structure&#x20;calculations&#x20;for&#x20;W-Ta&#x20;and&#x20;W-V&#x20;alloy&#x20;structures&#x20;to&#x20;estimate&#x20;the&#x20;spin&#x20;Hall&#x20;conductivity.&#x20;While&#x20;the&#x20;predicted&#x20;spin&#x20;Hall&#x20;conductivity&#x20;values&#x20;of&#x20;W-Ta&#x20;alloys&#x20;decrease&#x20;monotonically&#x20;from&#x20;-0.82&#x20;x&#x20;10(3)&#x20;S&#x2F;cm&#x20;for&#x20;W-100&#x20;at%&#x20;as&#x20;the&#x20;Ta&#x20;concentration&#x20;increases,&#x20;those&#x20;of&#x20;W-V&#x20;alloys&#x20;increase&#x20;to&#x20;-1.98&#x20;x&#x20;10(3)&#x20;S&#x2F;cm&#x20;for&#x20;W75V25&#x20;at%&#x20;and&#x20;then&#x20;gradually&#x20;decrease.&#x20;Subsequently,&#x20;we&#x20;measure&#x20;the&#x20;spin&#x20;Hall&#x20;conductivities&#x20;of&#x20;both&#x20;alloys.&#x20;Experimentally,&#x20;when&#x20;beta-W&#x20;is&#x20;alloyed&#x20;with&#x20;20&#x20;at%&#x20;V,&#x20;the&#x20;absolute&#x20;value&#x20;of&#x20;the&#x20;spin&#x20;Hall&#x20;conductivity&#x20;considerably&#x20;increases&#x20;by&#x20;36%&#x20;compared&#x20;to&#x20;that&#x20;of&#x20;the&#x20;pristine&#x20;beta-W.&#x20;We&#x20;confirm&#x20;that&#x20;the&#x20;W-V&#x20;alloy&#x20;also&#x20;improves&#x20;the&#x20;SOT&#x20;switching&#x20;efficiency&#x20;by&#x20;approximately&#x20;40%&#x20;compared&#x20;to&#x20;that&#x20;of&#x20;pristine&#x20;beta-W.&#x20;This&#x20;study&#x20;demonstrates&#x20;a&#x20;new&#x20;material&#x20;that&#x20;can&#x20;act&#x20;as&#x20;a&#x20;spin&#x20;current-generating&#x20;layer,&#x20;leading&#x20;to&#x20;energy-efficient&#x20;spintronic&#x20;devices.&#x20;Spintronics:&#x20;Modified&#x20;alloys&#x20;boost&#x20;energy&#x20;efficiency&#x20;Changes&#x20;to&#x20;materials&#x20;used&#x20;in&#x20;spintronics,&#x20;an&#x20;emerging&#x20;magnetic&#x20;memory&#x20;technology,&#x20;can&#x20;reduce&#x20;the&#x20;energy&#x20;costs&#x20;associated&#x20;with&#x20;manipulating&#x20;electron&#x20;spin.&#x20;When&#x20;an&#x20;electron&#x20;from&#x20;a&#x20;nonmagnetic&#x20;metal&#x20;travels&#x20;into&#x20;a&#x20;thin&#x20;magnetic&#x20;film,&#x20;a&#x20;twisting&#x20;force&#x20;known&#x20;as&#x20;the&#x20;spin-orbit&#x20;torque&#x20;can&#x20;emerge.&#x20;Findings&#x20;from&#x20;researchers&#x20;led&#x20;by&#x20;Young&#x20;Keun&#x20;Kim,&#x20;Korea&#x20;University,&#x20;Seoul,&#x20;and&#x20;Sonny&#x20;Rhim,&#x20;University&#x20;of&#x20;Ulsan,&#x20;Ulsan,&#x20;Korea,&#x20;may&#x20;make&#x20;it&#x20;easier&#x20;to&#x20;use&#x20;spin-orbit&#x20;torque&#x20;to&#x20;switch&#x20;between&#x20;the&#x20;on&#x2F;off&#x20;states&#x20;of&#x20;magnetic&#x20;memory&#x20;devices.&#x20;Through&#x20;a&#x20;combination&#x20;of&#x20;theory&#x20;and&#x20;experiment,&#x20;the&#x20;team&#x20;found&#x20;that&#x20;the&#x20;nonmagnetic&#x20;metal&#x20;alloys&#x20;played&#x20;a&#x20;key&#x20;role&#x20;in&#x20;torque&#x20;generation.&#x20;An&#x20;optimized&#x20;heterostructure&#x20;with&#x20;an&#x20;alloy&#x20;film&#x20;based&#x20;on&#x20;tungsten&#x20;and&#x20;smaller&#x20;amounts&#x20;of&#x20;vanadium&#x20;boosted&#x20;torque-based&#x20;switching&#x20;efficiency&#x20;by&#x20;40&#x20;percent&#x20;compared&#x20;to&#x20;those&#x20;with&#x20;pristine&#x20;tungsten&#x20;films.&#x20;Based&#x20;on&#x20;the&#x20;first-principles&#x20;calculation&#x20;on&#x20;the&#x20;beta-W&#x20;based&#x20;alloy&#x20;structure&#x20;using&#x20;Ta&#x20;and&#x20;V,&#x20;we&#x20;have&#x20;introduced&#x20;the&#x20;W-Ta&#x20;and&#x20;W-V&#x20;alloy&#x20;in&#x20;between&#x20;the&#x20;beta-W&#x2F;CoFeB&#x20;layer.&#x20;Through&#x20;the&#x20;harmonic&#x20;response&#x20;method,&#x20;we&#x20;confirmed&#x20;that&#x20;experimentally&#x20;obtained&#x20;spin-Hall&#x20;conductivity&#x20;has&#x20;fairly&#x20;similar&#x20;alloy&#x20;compositional&#x20;dependence&#x20;with&#x20;the&#x20;theoretically&#x20;calculated&#x20;one.&#x20;Particularly,&#x20;when&#x20;W80V20&#x20;alloy&#x20;was&#x20;placed&#x20;at&#x20;the&#x20;beta-W&#x2F;CoFeB&#x20;layer,&#x20;the&#x20;spin&#x20;Hall&#x20;conductivity&#x20;reached&#x20;(-2.77&#x20;+&#x2F;-&#x20;0.31)&#x20;x&#x20;10(3)&#x20;S&#x2F;cm,&#x20;which&#x20;enhanced&#x20;over&#x20;36%&#x20;compared&#x20;to&#x20;the&#x20;pristine&#x20;beta-W&#x2F;CoFeB&#x2F;MgO&#x20;heterostructure.</dcvalue>
<dcvalue element="language" qualifier="none">English</dcvalue>
<dcvalue element="publisher" qualifier="none">NATURE&#x20;PORTFOLIO</dcvalue>
<dcvalue element="title" qualifier="none">Spin-orbit&#x20;torque&#x20;engineering&#x20;in&#x20;beta-W&#x2F;CoFeB&#x20;heterostructures&#x20;with&#x20;W-Ta&#x20;or&#x20;W-V&#x20;alloy&#x20;layers&#x20;between&#x20;beta-W&#x20;and&#x20;CoFeB</dcvalue>
<dcvalue element="type" qualifier="none">Article</dcvalue>
<dcvalue element="identifier" qualifier="doi">10.1038&#x2F;s41427-021-00326-8</dcvalue>
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<dcvalue element="identifier" qualifier="bibliographicCitation">NPG&#x20;ASIA&#x20;MATERIALS,&#x20;v.13,&#x20;no.1</dcvalue>
<dcvalue element="citation" qualifier="title">NPG&#x20;ASIA&#x20;MATERIALS</dcvalue>
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<dcvalue element="relation" qualifier="journalWebOfScienceCategory">Materials&#x20;Science,&#x20;Multidisciplinary</dcvalue>
<dcvalue element="relation" qualifier="journalResearchArea">Materials&#x20;Science</dcvalue>
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<dcvalue element="subject" qualifier="keywordAuthor">spin-orbit-torque</dcvalue>
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