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비공선 반강자성체(non-collinear antiferromagnets, NC-AFMs) 기반 스핀트로닉스는 표유자기장이 없고 초고속 스핀 동역학 및 스핀 토크를 통한 자화 제어 가능성으로 인해 차세대 스핀 소자 후보로서 큰 주목을 받고 있다. 대표적인 비공선 반강자성체인 Mn₃Sn은 카고메 격자 상에서 Mn 원자 스핀이 120°로 배열된 구조를 가지며, 클러스터 옥토폴(cluster octupole) 자기 질서를 형성한다. 그 결과 Mn₃Sn은 매우 작은 순자화(Mn 원자당 약 ~ 6 mμB)를 가지면서도 시간반전 대칭을 깨고 베리 곡률(Berry curvature)을 유도하여 큰 이상 홀 효과(anomalous Hall effect, AHE)를 나타낸다. 이러한 카고메 기반 전자 구조와 비공선 스핀 배열은 스핀 전류의 생성과 전달에 중요한 역할을 하며, 자기 스핀 홀 효과 (magnetic spin Hall effect, MSHE)와 같은 비정상적인 스핀 수송 현상을 가능하게 한다. 이러한 특성은 Mn₃Sn을 스핀 각운동량의 생성, 전달, 소산을 동시에 제어할 수 있는 독특한 스핀 소스 물질로 만들며, 인접한 강자성층(ferromagnetic, FM)으로 각운동량과 스핀 전류를 포함한 스핀 정보를 전달할 수 있게 한다. 반대로, FM 층의 자화 동역학에 의해 생성된 스핀 각운동량은 Mn₃Sn 층으로 펌핑되어 그 내부에서 소산될 수 있으며, 이는 스핀 토크가 다시 Mn₃Sn으로 전달될 수 있음을 의미한다. 이러한 스핀 소산에 의해 유도되는 자기 감쇠를 이해하는 것은 스핀 각운동량 전달에 의해 구동되는 동역학을 규명하는 데 필수적이다.
본 연구에서는 Mn₃Sn/FM 계면에서의 스핀 소산을 조사하기 위해 강자성 공명(ferromagnetic resonance, FMR) 측정, 역 스핀 홀 효과(inverse spin Hall effect, ISHE), 그리고 스핀-궤도 토크(spin-orbit torque, SOT) 스위칭을 수행하였다. 또한 Mn₃Sn/FM 계면에서의 스핀 소산 현상을 이해하기 위해 다양한 스핀 옥토폴 구성과 SOT 효율에 대해 논의한다.
