Une figure de mérite, défini comme le rapport du champ critique HC à la densité de courant critique JC pour manipuler la structure magnétique, en fonction de l'épaisseur de la couche magnétique pour antiferromagnétique non colinéaire (NC-AFM) comme on le voit dans cette étude. On voit également ici un ferromagnétique colinéaire (C-Ferro) et un ferrimagnétique (C-Ferri) précédemment étudiés. Crédit :S.Fukami
Des chercheurs de l'Université de Tohoku et de l'Agence japonaise de l'énergie atomique (JAEA) ont découvert un nouveau phénomène de spintronique :une rotation persistante de la structure de spin chiral.
Leur découverte a été publiée dans la revue Matériaux naturels le 13 mai, 2021.
Des chercheurs de l'Université de Tohoku et de la JAEA ont étudié la réponse de la structure de spin chiral d'un antiferromagnétique non colinéaire Mn
"Le contrôle électrique de la structure magnétique a été d'un intérêt primordial dans la communauté de la spintronique pendant le dernier quart de siècle. Le phénomène montré ici fournit un schéma très efficace pour manipuler les structures magnétiques, offrant de nouvelles possibilités d'application, tels que les oscillateurs, générateurs de nombres aléatoires, et mémoire non volatile, " a déclaré le professeur Shunsuke Fukami, qui a mené le projet.
La figure 1 compare l'efficacité de la manipulation de la structure magnétique sur un antiferromagnétique non colinéaire, comme on le voit dans le présent travail, avec ceux rapportés pour d'autres systèmes matériels. La rotation de spin chiral induite par le courant est beaucoup plus efficace même pour des couches magnétiques épaisses supérieures à 20 nm.
Les schémas de rotation chirale-spin ainsi que la configuration expérimentale sont présentés dans Figure 2.
Un schéma de l'expérience et de la rotation persistante à spin chiral trouvés dans cette étude. Crédit :S.Fukami
Les chercheurs ont utilisé une hétérostructure de haute qualité constituée d'un antiferromagnétique non colinéaire Mn
La spintronique est un domaine interdisciplinaire, où les degrés de liberté électriques et magnétiques des électrons sont utilisés simultanément, permettant une manipulation électrique de la structure magnétique. Les schémas représentatifs établis jusqu'à présent sont résumés dans la figure 3.
Commutation de magnétisation, transition de phase magnétique, oscillation, et la résonance ont été observées dans les ferroaimants, qui sont prometteurs puisqu'ils peuvent conduire à la réalisation de dispositifs fonctionnels en mémoire non volatile, Communication sans fil, etc.
Exemples représentatifs de contrôle électrique du magnétisme. Crédit :S.Fukami
En outre, dans les antiferromagnétiques, la rotation à 90 degrés du vecteur de Néel dans les systèmes colinéaires et la commutation à 180 degrés des structures de spin chiral dans les systèmes non colinéaires ont été observées récemment. La rotation persistante de spin chiral dans les travaux actuels est totalement différente de tous les phénomènes précédemment trouvés et devrait ainsi ouvrir un nouvel horizon de recherche en spintronique.
"Les informations obtenues sont non seulement intéressantes en termes de physique et de science des matériaux, mais également attrayantes pour les applications de dispositifs fonctionnels, " a ajouté le Dr Yutaro Takeuchi, le premier auteur de l'article. « Nous aimerions encore améliorer la technique des matériaux et des dispositifs dans un avenir proche et démontrer de nouveaux dispositifs fonctionnels tels qu'un oscillateur accordable et un véritable générateur de nombres aléatoires de haute qualité. »
