Полученные результаты проливают свет на новую физику антиферромагнетика, а также открывают различные пути к сверхмалым интегральным схемам и другим новым приложениям, таким как нейроморфные вычисления.Ожидается, что устройства спинтроники, которые могут хранить информацию через направление намагничивания без источника питания, будут реализовывать сверхмалые интегральные схемы. Ключевой вопрос для приложения — как добиться быстрого и надежного переключения намагничивания с низким энергопотреблением.В последнее время большое внимание привлекла схема переключения, использующая поток электронного спина, так называемый спиновой ток, возникающий из спин-орбитального взаимодействия, как новый метод достижения быстрого и надежного управления намагниченностью.
Эта схема наблюдалась в гетероструктурах, обычно состоящих из ферромагнетика и немагнитного слоя тяжелого металла, и называется переключением намагниченности, индуцированным спин-орбитальным крутящим моментом.Исследовательская группа исследовала переключение, вызванное спин-орбитальным моментом, в двухслойной системе антиферромагнетик-ферромагнетик.
До сих пор движение электронного спина в антиферромагнетиках изучено недостаточно. Они изготовили переключающие устройства из пакета с антиферромагнитным PtMn и ферромагнитным многослойным Co / Ni и электрически оценили коммутационные свойства при комнатной температуре.
Они обнаружили, что ток, протекающий в антиферромагнетике, генерирует спин-орбитальный момент, достаточно большой, чтобы вызвать переключение намагниченности в соседнем ферромагнетике.Примечательно, что в то время как спин-орбитальное переключение крутящего момента в двухслойных системах немагнетик-ферромагнетик, изученных ранее, требует плоского внешнего поля, настоящая система допускает бесполевое переключение благодаря уникальному свойству, возникающему на границе раздела антиферромагнетик-ферромагнетик.Кроме того, они обнаружили, что в определенных пакетных структурах обращенная часть намагниченности может управляться аналогично величиной приложенного тока, и эта особенность также может быть отнесена к природе антиферромагнетика.Эта работа важна как с точки зрения физики, так и с точки зрения приложения.
С точки зрения физики полученные результаты позволяют глубже понять антиферромагнетизм и явления спинового переноса, такие как топологический эффект Холла. С точки зрения приложения, переключение без внешнего поля, достигнутое в этой работе, показывает многообещающие возможности для реализации вращающих устройств с вращательной орбитой для будущих сверхмалых интегральных схем.
Кроме того, поскольку наблюдаемое здесь аналогичное поведение напоминает способ работы синапсов в головном мозге, настоящее устройство антиферромагнетик-ферромагнетик может стать ключом к реализации нейроморфных вычислений, которые, как известно, обеспечивают эффективную обработку информации.