Модуляция магнетизма в полуметалле Вейля с использованием движения доменных стенок с помощью тока
Группа исследователей из Пекинского университета, Китайской академии наук и других институтов Китая недавно представила подход, который потенциально может помочь повысить эффективность устройств спинтроники. Их стратегия, изложенная в статье, опубликованной в Nature Electronics, влечет за собой модуляцию магнетизма в магнитном полуметалле Вейля, что, в свою очередь, может перемещать доменную стенку, область в ферромагнитном материале, где направление намагниченности изменяется.
Кристаллическая структура Co3Sn2S2. Атомы кобальта образуют квазидвумерную решетку кагоме.
Авторы и права: Ван и др., Nature Electronics (2023). DOI: 10.1038/s41928-022-00879-8
Устройства спинтроники — это новые технологии, использующие внутреннее вращение электронов для хранения и обработки данных. Эти технологии могут превзойти обычную электронику как по скорости, так и по энергоэффективности.
Группа исследователей из Пекинского университета, Китайской академии наук и других институтов Китая недавно представила подход, который потенциально может помочь повысить эффективность устройств спинтроники. Их стратегия, изложенная в статье, опубликованной в Nature Electronics, влечет за собой модуляцию магнетизма в магнитном полуметалле Вейля, что, в свою очередь, может перемещать доменную стенку, область в ферромагнитном материале, где направление намагниченности изменяется.
«Эффективность устройств спинтроники может быть повышена за счет создания более эффективных магнитных полей с более низкими рабочими токами», — написали Цуюань Ван и его коллеги в своей статье. «Моменты передачи спина могут управлять движением стенки магнитного домена в устройстве, состоящем из одного материала, но для перемещения стенки домена обычно требуется высокая пороговая плотность тока, а улучшение эффективного магнитного поля в обычных блуждающих ферромагнетиках затруднено».
Ван и его коллеги разработали подход к модуляции магнетизма в Co 3 Sn 2 S 2 , магнитном полуметалле Вейля. Магнитные полуметаллы Вейля — это материалы, содержащие экзотические квазичастицы, известные как фермионы Вейля. Эти кристаллические твердые тела иногда предлагались в качестве потенциальных материалов для разработки устройств спинтроники.
Стратегия, предложенная исследователями, конкретно влечет за собой движение так называемой доменной стенки посредством явления, называемого вращающим моментом передачи вращения, которое происходит в ферромагнитных материалах. В исследованиях спинтроники крутящий момент с передачей вращения используется для управления намагниченностью материалов, что позволяет устройствам более эффективно хранить и обрабатывать данные .
Чтобы проверить эффективность своего метода, команда провела серию измерений и провела несколько симуляций. Их результаты были очень многообещающими, подчеркивая значительный потенциал магнитных полуметаллов Вейля для создания новых устройств спинтроники.
«Мы изучаем влияние постоянного тока на перемагничивание, используя измерения аномального сопротивления Холла, и движение доменных стенок, используя измерения времени пролета», — написали Ван и его коллеги в своей статье. «При 160 К пороговая плотность тока для управления движением доменных стенок составляет менее 5,1 × 10 5 А см −2 при нулевом внешнем поле и менее 1,5 × 10 5 А см −2 при умеренном внешнем поле (0,2 кЭ). Эффективное поле крутящего момента при передаче вращения может достигать 2,4–5,6 кЭ МА −1 см 2 при 150 К».
Благодаря распространению доменных стенок с помощью передачи вращающего момента Ван и его коллеги смогли модулировать процесс перемагничивания в нанохлопьях Co 3 Sn 2 S 2 при низких плотностях тока. Дальнейший анализ показал, что уникальные параметры Co 3 Sn 2 S 2 особенно благоприятны для движения доменных стенок.
В то время как исследование исследователей было сосредоточено на Co 3 Sn 2 S 2 , тот же подход может быть использован для перемещения доменных стенок в других магнитных полуметаллах Вейля, что потенциально позволяет повысить эффективность устройства. Таким образом, в будущем их работа может проложить путь к созданию нового набора более энергоэффективных устройств спинтроники на основе этих перспективных материалов.
