De zoektocht naar intelligente computerparadigma's met hoge doorvoer - voor big data en kunstmatige intelligentie - en de steeds toenemende hoeveelheid digitale informatie hebben geleid tot een toegenomen vraag naar snelle en energiezuinige elektronische apparaten van de volgende generatie. De "vergeten" wereld van antiferromagneten (AFM), een klasse van magnetische materialen, biedt belofte in de toekomstige ontwikkeling van elektronische apparaten en vormt een aanvulling op de huidige op ferromagneet gebaseerde spintronische technologieën (Fig. 1).

Formidabele uitdagingen voor de ontwikkeling van functionele spintronische apparaten op basis van AFM zijn snelle elektrische manipulatie (opname), detectie (ophalen), en het waarborgen van de stabiliteit van de geregistreerde informatie - en dat alles in een halfgeleiderindustrievriendelijk materiaalsysteem.

Onderzoekers van Tohoku University, Universiteit van New South Wales (Australië), ETH Zürich (Zwitserland), en Diamond Light Source (Verenigd Koninkrijk) hebben met succes stroomgeïnduceerde schakeling aangetoond in een polykristallijne metallische antiferromagnetische heterostructuur met hoge thermische stabiliteit. De vastgestelde bevindingen tonen potentieel voor informatieopslag- en verwerkingstechnologieën.

De onderzoeksgroep gebruikte een op Mn gebaseerde metalen AFM (PtMn) / zware metalen (HM) heterostructuur - aantrekkelijk vanwege de significante antiferromagnetische anisotropie en de compatibiliteit met op PtMn Silicium gebaseerde elektronica (figuur 2 (a)). Elektrische registratie van weerstandstoestanden (1 of 0) werd verkregen door de spin-baaninteractie van de HM-laag; een laadstroom in de aangrenzende HM resulteerde in spin-orbit-koppels die op de AFM inwerkten, wat leidt tot een verandering in het weerstandsniveau tot een microseconderegime (Fig. 2 (b)).

"Interessant, de schakelgraad is controleerbaar door de sterkte van de stroom in de HM-laag en toont mogelijkheden voor het bewaren van gegevens op lange termijn, " zei Samik DuttaGupta, corresponderende auteur van de studie (Fig. 2(c)). "De experimentele resultaten van elektrische metingen werden aangevuld met een magnetische röntgenbeeldvorming, helpen om de omkeerbare aard van schakeldynamiek te verduidelijken die is gelokaliseerd in AFM-domeinen van nm-formaat. "(Fig. 2 (d), (e)).

De resultaten zijn de eerste demonstratie van stroomgeïnduceerde omschakeling van een industriecompatibele AFM tot het microseconderegime op het gebied van metallische antiferromagnetische spintronica. Deze bevindingen zullen naar verwachting nieuwe wegen voor onderzoek initiëren en verder onderzoek aanmoedigen naar de realisatie van functionele apparaten die metalen AFM's gebruiken voor informatieopslag- en verwerkingstechnologieën.