_ Cercetătorii dezvoltă mecanism de comutarea electrică la 180° a vectorului Néel în antiferomagnetul de divizare a rotației

O echipă de cercetare condusă de Universitatea de Știință și Tehnologie din Hong Kong (HKUST) și Universitatea Tsinghua a propus teoretic un nou mecanism de comutare electrică de 180° a Néel vector și l-a realizat experimental în materiale antiferomagnetice cu structură de bandă de divizare a spinului, care prezintă blocarea spin-valle pereche C, denumită și altermagnet. Echipa a demonstrat, de asemenea, capacitatea materialului de a manipula vectorul Néel, deschizând calea pentru fabricarea de dispozitive de memorie ultrarapidă.

Studiul este publicat în Science Advances.

Spintronica antiferromagnetică a declanșat o scară largă. interes datorită potențialului său enorm de a crea memorie antiferomagnetică ultra-densă și ultrarapidă, potrivită pentru tehnologiile informaționale moderne de înaltă performanță.

Comutarea electrică la 180° a vectorului Néel este un obiectiv pe termen lung pentru producerea memorie antiferomagnetică controlabilă electric folosind vectori Néel opuși ca binari „0” și „1”. Cu toate acestea, mecanismele de comutare antiferomagnetice de ultimă generație au fost de mult timp limitate la comutarea de 90° sau 120° a vectorului Néel, ceea ce necesită inevitabil mai multe canale de scriere care contrazic integrarea ultradensă.

Studiul 180° electric. comutarea vectorului Néel face ca antiferomagnetul de divizare a spinului să fie un nou candidat potențial pentru memoria ultrarapidă.

Mai exact, în antiferomagnetul coliniar, vectorul Néel n are două stări stabile: n+ și n- cu bariere energetice simetrice. Pentru a lăsa o asimetrie a barierelor energetice, echipa condusă de prof. Liu Junwei, profesor asociat la Departamentul de Fizică de la HKUST a propus să exercite un câmp magnetic extern pentru a interacționa cu micul moment indus de DMI.

Apoi, cuplul spin-orbită asemănător amortizarii poate fi utilizat pentru a conduce vectorul Néel n pentru a traversa bariera de la n+ la n-, dar nu poate trece pe cea opusă (Figura 1a). După cum se arată în Figura 1b, simularea modelului de spin atomic arată că n poate fi comutat determinist la starea n+ sau n- în 0,1 ns. Integrând curburele Berry non-zero pe benzile de divizare a spin-ului ale modelului de legare strânsă, conductivitățile Hall anomale prezintă o sensibilitate ridicată la aceste două stări n+ și n-, prezentate în Figura 1c.

În experimentele conduse de Prof. Pan Feng și Prof. Song Cheng, de la Școala de Știința și Ingineria Materialelor de la Universitatea Tsinghua, performanța ciclică bună a peliculei subțiri antiferomagnetice fabricate Mn5Si3 este prezentată în Figura 1d, ceea ce înseamnă comutarea la 180° condusă de curent a vectorului Néel este robustă și durabilă.

De fapt, echipa a prezentat o nouă teorie ca C-paired spin-valley locking (SVL) în urmă cu câțiva ani în Nature Communications, indicând o nouă modalitate de a induce magnetizarea în antiferomagnet și pun bazele comutării Néel Vector.

Comparativ cu materialele SVL cu pereche T convenționale, materialele SVL cu pereche C creează benzile de divizare a spinului prin cuplarea puternică de schimb între electronii itineranți și magneticul local. momente în loc de SOC.

În plus, văile de scindare de spin sunt împerecheate cu direcții de spin opuse prin simetria cristalului păstrată, mai degrabă decât prin simetria inversă în timp, așa cum se arată în Figura 2. În practică, un curent de deformare/încărcare poate fi exercitat pentru a rupe ușor sau a afecta simetria cristalului și, prin urmare, pentru a induce o magnetizare netă / curent de spin necoliniar.

Pe baza studiului teoretic și experimental al comutării electrice la 180° și citirii vectorului Néel în Mn5Si3, dispozitivele de memorie AFM controlabile electric sunt disponibile cu eficiență ridicată și reproductibilitate ridicată. Această lucrare de bază a realizat transformarea informațiilor între gradele de libertate de sarcină și spin în antiferomagnet, deschizând calea pentru dezvoltarea rapidă a spintronicii în industria electronică.

Cu potențiala sa aplicație ca dispozitiv de stocare, cum ar fi într-un hard diskul computerului, materialul prezintă beneficii notabile, inclusiv viteze îmbunătățite de citire și scriere, precum și densitate crescută de stocare.

În viitor, prof. Liu speră că echipa va explora mai multe mecanisme de comutare și fizica de bază. și încercați să căutați platforme de materiale mai potrivite, cu o eficiență mai mare.

(Fluierul)