日本の東京大学、米国のコーネル大学とジョンズ・ホプキンス大学、英国のバーミンガム大学の研究者らは、反強磁性材料であるマンガン錫（Mn）の大きな圧磁性を観察した。3スン）。この発見により、この材料や同様の材料が次世代のコンピュータメモリに採用される可能性がある。
反強磁性材料は、XNUMX つの主な理由から、将来の高密度メモリデバイスの有望な候補です。 XNUMX つ目は、反強磁性体の電子スピン (ビットまたはデータ単位として使用される) がテラヘルツ範囲の周波数で急速に反転することです。このような素早いスピン反転が可能となるのは、反強磁性体のスピンが互いに反平行に整列する傾向があり、スピン間に強い相互作用が生じるためです。これは、平行な電子スピンを持つ従来の強磁性体とは対照的です。
XNUMX 番目の理由は、反強磁性体は電子のスピンによって作り出される内部磁性を持っていますが、巨視的な磁化はほとんどないことです。これは、ビットが互いに干渉しないため、ビットをより高密度に詰め込むことができることを意味します。繰り返しますが、これは、かなりの正味の磁化を生成する従来の磁気メモリで使用される強磁性体とは対照的です。
研究者は、よく理解されているホール効果 (印加された磁場が磁場と電流の流れの両方に垂直な方向に導体に電圧を誘導する) を利用して、反強磁性ビットの値を読み取ります。反強磁性ビットのスピンがすべて同じ方向に反転すると、ホール電圧の符号が変わります。したがって、電圧の一方の符号は「スピンアップ」方向または「1」に対応し、もう一方の符号は「スピンダウン」方向または「0」に対応します。
ひずみ制御の符号変化
新作では、 中辻悟 東京大学 が開発した中古機器 クリフォード・ヒックス と同僚 バーミンガム Mnのサンプルを配置します3緊張しているSn。ん3Sn は弱い磁化を持つ不完全 (ワイル) 反強磁性体であり、非常に強い異常ホール効果 (AHE) を示すことが知られています。この効果では、磁場が印加されていない場合でも、電荷キャリアが電場に垂直な速度成分を獲得します。
ドープされた反強磁性体はより速くスイッチングします
研究者らは、サンプルにさまざまな程度のひずみを加えることで、材料の AHE の大きさと符号の両方を制御できることを発見しました。 「1881年にエドウィン・ホールがAHEを発見して以来、ひずみによるAHE符号の継続的な調整に関する報告はなされていない」と中辻氏は語る。 物理学の世界。 「一見すると、時間反転下では奇数であるホールの伝導率は、時間反転下でも同じであるひずみによって制御できないように見えるかもしれません。しかし、私たちの実験と理論は、0.1%程度の非常に小さなひずみがAHEのサイズだけでなく符号も制御できることを明確に示しています。」
反強磁性スピントロニクスにとって重要
研究チームは、歪みを利用してAHEを制御できることは、反強磁性材料を含むいわゆる「スピントロニクス」アプリケーションにとって重要になるだろうと述べている。 Mn のワイル半金属状態以来3Sn は電気的に切り替えることもでき、新しい発見によりこの材料はスピントロニクスにとってさらに魅力的なものとなり、現在世界中の多くのグループが薄膜の形での製造に取り組んでいます。
現在の作業の詳細は 自然物理学.
