Полуметалл с нулевой намагниченностью
Исследовательская группа успешно синтезировала «полуметаллический» материал, совершив редкий подвиг в погоне за нулевой намагниченностью. Полуметаллы могут значительно повысить производительность электронных устройств. Это связано с их 100% спиновой поляризацией, что позволяет им вести себя как металлы в одном направлении спина и как диэлектрики/полупроводники в другом. Наиболее успешные примеры полуметаллов являются ферромагнитными, что означает, что их расположение спинов выровнено.
Спиновое расположение магнитных моментов в ферромагнитных, антиферромагнитных и ферримагнитных материалах. Кредит: Рие Умецу
Антиферромагнитные полуметаллы, в которых спин выстраивается антипараллельно, желательны, поскольку никакое магнитное поле рассеяния не может его нарушить, даже если оно интегрировано с высокой плотностью. На сегодняшний день известно только о двух случаях антиферромагнитных полуметаллов.
Следуя руководству по разработке, исследовательская группа создала соединение, состоящее из железа, хрома и серы. Новый материал полностью теряет намагниченность при низких температурах.
«Разработанный полуметаллический материал обладает превосходными свойствами, и рекомендации по разработке материала сыграли ключевую роль в нашем успехе», — сказал Сатоши Сембоши, соавтор статьи и профессор Института исследования материалов (IMR) Университета Тохоку.
Электронные состояния и поток электрического заряда обычных ферромагнетиков и полуметаллических ферромагнетиков. Кредит: Рие Умецу
(Слева) Схематическое изображение многослойного туннельного магнитосопротивления (TMR) с использованием антиферромагнитного (полностью компенсированного ферримагнитного) полуметалла (слева) и обычного многослойного TMR (справа). В последнем несколько слоев, в том числе ферромагнитный слой и антиферромагнитный слой, фиксируют направление магнитного момента ферромагнитного слоя. Путем замены этих нескольких слоев одним слоем антиферромагнитного полуметалла реализуются высокие характеристики и низкое рассеяние магнитного поля, а также обеспечивается высокая плотность. Кредит: Рие Умецу
Коллега и соавтор Рие Уметсу добавила: «Мы считаем, что результаты повысят эффективность будущих исследований материалов и ускорят внедрение инноваций в электронные устройства».
Подробности их исследования были опубликованы в журнале Scientific Reports 23 июня 2022 года.
