Физики из Университета штата Колорадо, присоединившись к фундаментальному стремлению использовать электронные спины для хранения и управления информацией, продемонстрировали новый подход к этому, который может оказаться полезным при применении маломощной компьютерной памяти. Опубликовав 1 сентября в Nature Communications, они продемонстрировали новый способ переключения магнитных моментов — или направления намагниченности — электронов в тонкой пленке феррита бария, который является магнитным изолятором. До этого момента ученые демонстрировали это переключение — ключ к записи информации в виде памяти — только в тонких металлических пленках.Работой руководил Минчжун Ву, профессор кафедры физики, с первым автором Пэн Ли, бывшим докторантом, ныне работающим в Seagate, и вторым автором Тао Лю, нынешним постдоком в CSU.
Работа была выполнена в сотрудничестве с исследователями из Университета Алабамы, Аргоннской национальной лаборатории, Университета Нотр-Дам и Университета Вайоминга. Среди других авторов CSU — преподаватели Стюарт Филд и Марио Маркони, а также аспиранты Хоучен Чанг и Дэниел Ричардсон.
Переключение магнитных моментов электронов в изоляторе вместо металла может оказаться крупным прорывом в спинтронике, поскольку позволяет упростить запоминающее устройство на основе спинового тока, а также сохранить большую эффективность на электрон. По словам Ву, свойство, известное как перпендикулярная магнитная анизотропия (PMA), ключевое для хранения информации, в этом случае происходит от внутренней магнитокристаллической анизотропии изолятора, а не от межфазной анизотропии в других случаях.«Более высокая эффективность и меньшее энергопотребление, чем стандартные, всегда являются целью приложений памяти», — сказал Ву.
Помимо приложения для компьютерной памяти, которым сегодня увлекается большинство исследователей спинтроники, устройство исследователей CSU делает нечто большее: оно демонстрирует возможность создания нового класса материалов для спинтроники. «Что интересно в этом, так это то, что это технология, позволяющая исследовать совершенно другой класс конфигураций, некоторые из которых считаются полезными», — сказал Джейк Робертс, профессор и заведующий кафедрой физики.В устройстве исследователей CSU спиновый ток помогает магнитному переключению. Затем они попытаются усовершенствовать свое устройство для более эффективного переключения, в том числе с использованием топологического изолятора или фотоспин-вольтаического эффекта для создания спиновых токов.
Фото-спин-гальванический эффект был обнаружен Ву и его коллегами и опубликован в Nature Physics.