science >> Wetenschap >  >> Fysica

Antiferromagneten bewijzen hun potentieel voor op spin gebaseerde informatietechnologie

Kristalstructuur van Mn2Au met antiferromagnetisch geordende magnetische momenten. Krediet:Libor Šmejkal, JGU

Binnen het opkomende gebied van op spin gebaseerde elektronica, of spintronica, informatie wordt typisch gedefinieerd door de oriëntatie van de magnetisatie van ferromagneten. Onderzoekers zijn onlangs ook geïnteresseerd in het gebruik van antiferromagneten, dat zijn materialen zonder macroscopische magnetisatie maar met een verspringende oriëntatie van hun microscopische magnetische momenten. Hier wordt de informatie gecodeerd in de richting van de modulatie van de magnetische momenten, de zogenaamde Néel-vector. In principe, antiferromagneten maken het schrijven van informatie veel sneller mogelijk en zijn zeer stabiel met betrekking tot storende externe velden. Deze voordelen, echter, impliceren ook een uitdagende manipulatie- en uitleesprocessen van de Néel-vectororiëntatie. Tot nu toe, dit was mogelijk geweest met alleen het halfmetaal koper-mangaanarsenide CuMnAs, een verbinding met verschillende nadelen met betrekking tot toepassingen.

Zoals gepubliceerd in het online wetenschappelijke tijdschrift Natuurcommunicatie , wetenschappers van het Institute of Phyics aan de Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) waren nu in staat om stroomgeïnduceerde schakeling van de Néel-vector aan te tonen, ook voor metallische dunne films van een verbinding bestaande uit mangaan en goud, Mn2Au, die antiferromagnetisch bestelt bij hoge temperaturen. Vooral, ze maten een tien keer grotere magnetoweerstand zoals waargenomen voor CuMnAs. De verrassende omvang van dit effect wordt verklaard door extrinsieke verstrooiing op overtollige goudatomen, zoals afgeleid uit berekeningen van Libor Šmejkal, die in het kader van een samenwerking met de Tsjechische Academie van Wetenschappen momenteel zijn Ph.D. project in de groep van professor Jairo Sinova aan de Universiteit van Mainz.

"Deze berekeningen zijn erg belangrijk voor het begrip van ons experimentele werk, voornamelijk uitgevoerd door Stanislav Bodnar, wie is een Ph.D. leerling in onze groep. We hebben Mn2Au geïdentificeerd als een uitstekende kandidaat voor het mogelijk maken van toekomstige antiferromagnetische spintronica, " verklaarde PD Dr. Martin Jourdan, projectleider van het onderzoek. "Afgezien van de grote magnetoweerstand van deze verbinding, andere belangrijke voordelen zijn de niet-toxische samenstelling en het feit dat het zelfs bij hogere temperaturen kan worden gebruikt."