Crédit :Chen et al.
Les matériaux antiferromagnétiques, des matériaux dans lesquels les atomes sont disposés de manière à ce que tous les atomes voisins leur soient antiparallèles (c'est-à-dire pointant dans la direction opposée), peuvent avoir plusieurs propriétés avantageuses pour le développement de dispositifs. En raison de leur dynamique de rotation rapide et de leurs champs parasites négligeables, ils pourraient être particulièrement favorables à la création de dispositifs de mémoire à grande vitesse avec une grande capacité de stockage et une faible consommation d'énergie.
Avant que cela ne puisse se produire, cependant, les ingénieurs doivent être capables de détecter et de contrôler efficacement le courant électrique et la rotation des moments (c'est-à-dire la mesure de la tendance d'une force à faire tourner un corps) dans les matériaux antiferromagnétiques. Jusqu'à présent, cela s'est avéré difficile, en particulier avec les méthodes de mesure conventionnelles.
Des chercheurs de l'Université Tsinghua, de l'Université ShanghaiTech et de l'Université de technologie de Pékin ont récemment mis au point une nouvelle méthode pour contrôler le courant de spin et les moments antiferromagnétiques dans les matériaux antiferromagnétiques. Dans leur article, publié dans Nature Electronics , ils l'ont spécifiquement démontré en utilisant la bicouche (Bi,Sb)2 Te3 /α-Fe2 O3 , une structure qui contient un isolant topologique et un isolant antiferromagnétique.
"Notre travail récent est basé sur l'un de nos précédents articles, publié dans Physical Review Letters (PRL ) », a déclaré Cheng Song, l'un des chercheurs qui a mené l'étude, à TechXplore. « Dans le PRL papier, nous avons démontré la commutation du moment antiferromagnétique avec le courant de spin à partir de l'effet Hall de spin. Dans notre nouvelle étude, nous voulions montrer l'interaction entre les moments antiferromagnétiques et le courant de spin à partir d'états de surface topologiques, car l'état de surface topologique serait plus efficace dans la conversion charge-spin."
Crédit :Chen et al.
Song et ses collègues ont montré que l'orientation des moments antiferromagnétiques dans le composant isolant antiferromagnétique de leur échantillon (α-Fe2 O3 ) pourrait moduler la réflexion du courant de spin à l'interface avec le (Bi,Sb)2 Te3 couche. En conséquence, le moment de rotation dans le matériau antiferromagnétique pourrait être contrôlé via le courant de spin, en particulier via une toque spin-orbite géante générée par le (Bi,Sb)2 Te3 état de surface topologique de la couche.
"Le courant de spin peut être généré via des états de surface topologiques à partir d'isolants topologiques, puis injecté dans des isolants antiferromagnétiques adjacents", a expliqué Song. "La conversion efficace de spin-charge peut entraîner une grande réponse de magnétorésistance (contrôle antiferromagnétique du courant de spin) et une faible densité de courant de commutation (contrôle du courant de spin de l'antiferromagnétique)."
Lors des premières expériences, Song et ses collègues ont découvert que leur méthode leur permettait de contrôler avec succès les moments antiferromagnétiques dans leur échantillon de matériau. Ils ont également enregistré une densité de courant de commutation très prometteuse (c'est-à-dire un paramètre très important pour le développement de dispositifs de mémoire).
Crédit :Chen et al.
"En utilisant des compositions Sb, nous avons réglé le niveau de Fermi et la magnétorésistance à température ambiante qui en résulte (observée dans une région très étroite)", a déclaré Song. "Le Sb ~0,75 correspond à la localisation du niveau de Fermi sur le point de Dirac, conduisant à une faible densité de courant de commutation de ~10^6 A cm^-2."
Les résultats recueillis par cette équipe de chercheurs mettent en évidence la valeur potentielle de leur approche pour parvenir à un meilleur contrôle des dispositifs basés sur des matériaux antiferromagnétiques. À l'avenir, ils espèrent que cela ouvrira la voie à la génération de nouveaux dispositifs de mémoire à accès aléatoire de nouvelle génération.
"Dans nos prochaines études, nous essaierons de combiner un isolant topologique avec une mémoire vive antiferromagnétique", a ajouté Song. "Nous prévoyons également de permettre la lecture via des jonctions tunnel magnétiques et l'écriture par états de surface topologiques."
© 2022 Réseau Science X Les hybrides antiferromagnétiques atteignent des fonctionnalités importantes pour les applications spintroniques
