une, Dans un ferromagnétique ordinaire, la magnétisation (M) commute à des champs magnétiques différents selon que le champ augmente ou diminue (lignes en pointillés). L'appariement d'un ferromagnétique avec un antiferromagnétique décale la boucle d'hystérésis, et le décalage au centre HEB est le champ de polarisation d'échange. b, Tracé schématique de la boucle d'hystérésis dans FexNbS2. Le biais d'échange important est attribué à la coexistence de deux phases dans les couches de Fex qui sont séparées par NbS2, comme illustré schématiquement dans l'encadré. Un verre de spin (flèches vertes) - une phase désordonnée qui peut avoir une magnétisation nette globale sous un champ externe - coexiste avec un ordre antiferromagnétique (flèches rouges). Crédit: Physique de la nature (2021). DOI :10.1038/s41567-020-01127-6
Une équipe de chercheurs de l'Université de Californie, Laboratoire national Lawrence Berkeley, le Centre de recherche nucléaire du Néguev et le National High Magnetic Field Laboratory ont développé un moyen d'isoler les hétérostructures antiferromagnétiques (AFM) en l'absence d'un ferromagnétique (FM) pour étudier le couplage qui se produit entre les paramètres d'ordre AFM et les paramètres du verre de spin. Dans leur article publié dans la revue Physique de la nature , le groupe décrit un biais d'échange défini dans une phase de verre de spin qui pourrait survenir dans un antiferromagnétique désordonné. Minhyea Lee, avec l'Université du Colorado a publié un Nouvelles et vues dans le même journal décrivant le travail effectué par l'équipe.
La polarisation d'échange se produit lorsque le comportement associé à une magnétisation dure dans un film mince force un décalage dans la courbe de magnétisation douce associée à un film ferromagnétique. La propriété s'est avérée utile dans un grand nombre de technologies, plus particulièrement, enregistrement magnétique dans les disques durs. Malgré son utilisation généralisée, les bases sous-jacentes du fonctionnement du biais d'échange ne sont pas très bien comprises. Dans ce nouvel effort, les chercheurs ont mené des expériences avec des matériaux magnétiques pour tenter de mieux le comprendre.
Comme Lee le note, l'hystérésis en ce qui concerne les ferroaimants fait référence à l'enregistrement de ce qui arrive à l'aimantation associée à un ferroaimant lorsqu'il est balayé par un champ magnétique. La polarisation d'échange se produit lorsqu'une boucle d'hystérésis s'éloigne du champ zéro en raison d'un film mince antiferromagnétique entrant en contact avec un film ferromagnétique. Dans ce cas, la taille du décalage est appelée le champ de biais d'échange.
Dans leur travail, les chercheurs ont découvert que le biais d'échange dans cette situation est renforcé par l'augmentation ou la diminution des ions Fe d'environ 10 %. Et ce faisant, ils ont constaté que la diminution ou l'excès entraînait la formation d'une phase de verre de spin (où les spins atomiques ne sont pas alignés), alors même que l'ordre antiferromagnétique sous-jacent persistait. Les chercheurs suggèrent que le biais d'échange important pourrait être attribué au couplage qui s'est produit dans la phase antiferromagnétique qui a joué un rôle dans la couche d'ancrage. Ils notent en outre que le réglage des forces des paramètres antiferromagnétiques et du verre de spin pourrait être utilisé pour adapter les biais d'échange dans une variété d'applications de spintronique.
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