Onlangs hebben wetenschappers echter neutronenverstrooiing gebruikt om een ​​ongrijpbare vorm van magnetische orde in NiSi te identificeren. Het onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift Advanced Materials .

Het magnetisme bestaat uit magnetische spins (een beetje zoals kompasnaalden) van aangrenzende nikkelatomen. Deze spins wijzen voornamelijk tegenover elkaar met een kleine collectieve kanteling in één richting. Het magnetisme blijft bestaan ​​bij temperaturen ruim boven de bedrijfstemperatuur van elektronica. Bovendien kan dit magnetisme worden omgedraaid met kleine magnetische velden.

Omdat NiSi op grote schaal wordt gebruikt door de halfgeleiderindustrie, is het al compatibel met de productie van chips. Natuurkundigen gebruikten neutronenverstrooiing bij de Spallation Neutron Source, een gebruikersfaciliteit van het Department of Energy in het Oak Ridge National Laboratory, om een ​​magnetische orde in éénkristal NiSi te ontdekken die nog niet eerder bekend was.

De magnetische orde is voornamelijk niet-centrosymmetrisch (zonder inversiesymmetrie) en antiferromagnetisch (AFM) met een lichte kanteling van spins, wat een zeer kleine, niet-gecompenseerde magnetisatie oplevert. Dit bevel blijft bestaan ​​bij temperaturen van minimaal 700 Kelvin, ruim boven de bedrijfstemperaturen van elektronica.

De ongecompenseerde magnetisatie kan volledig worden geschakeld door kleine magnetische velden, en magnetische velden kunnen ook de onderliggende AFM-orde verstoren. De niet-gecompenseerde magnetisatie, hoewel klein, is cruciaal voor het waargenomen abnormale Hall-effect (koppeling van de magnetische en elektronische eigenschappen), wat opmerkelijk is voor een overwegend AFM-materiaal.

De robuuste magnetische structuur en koppeling van magnetisch-elektronische eigenschappen van NiSi bieden de mogelijkheid om NiSi te gebruiken voor magnetische geheugentoepassingen. Het onderzoeksteam paste ook dichtheidsfunctionaaltheorie toe in combinatie met de zelf-(elektronen) interactiecorrectiemethode (in plaats van de lokale dichtheidsbenadering te gebruiken) om de oorsprong van magnetisme te identificeren als voortkomend uit hybridisatie tussen Ni 3d-orbitalen en Si sp-toestanden.

Het benutten van het nieuw ontdekte magnetisme van NiSi in halfgeleiders kan leiden tot snellere computers en computergeheugen. Het unieke magnetisme in NiSi is aantrekkelijk omdat elektronica die magnetisme gebruikt om gegevens op te slaan en te verwerken betrouwbaar, snel en klein is. Het resultaat is een grotere capaciteit tegen lagere kosten. Het werk benadrukt ook de noodzaak van verbeteringen in de manier waarop wetenschappers conventionele modellen toepassen op bepaalde materialen.