일본 도쿄대, 미국 코넬대, 존스홉킨스대, 영국 버밍엄대 연구진은 반강자성 물질인 망간-주석(Mn)에서 큰 압전자성을 관찰했다.3Sn). 이번 발견으로 이 물질과 이와 유사한 다른 물질이 차세대 컴퓨터 메모리에 사용될 수 있게 될 것입니다.
반강자성 물질은 두 가지 주요 이유로 미래의 고밀도 메모리 장치에 대한 유망한 후보입니다. 첫 번째는 반강자성체의 전자 스핀(비트 또는 데이터 단위로 사용됨)이 테라헤르츠 범위의 주파수에서 빠르게 뒤집힌다는 것입니다. 이러한 빠른 스핀 뒤집기는 반강자성체의 스핀이 서로 역평행으로 정렬되어 스핀 사이에 강한 상호 작용을 일으키는 경향이 있기 때문에 가능합니다. 이는 평행 전자 스핀을 갖는 기존의 강자성체와 대조됩니다.
두 번째 이유는 반강자성체는 전자의 스핀에 의해 생성된 내부 자성을 갖고 있지만 거시적인 자화는 거의 없기 때문입니다. 이는 비트가 서로 간섭하지 않아 더 조밀하게 패킹될 수 있음을 의미합니다. 다시 말하지만, 이는 상당한 순 자화를 생성하는 기존 자기 메모리에 사용되는 강자성체와 대조됩니다.
연구자들은 반강자성 비트의 값을 판독하기 위해 잘 알려진 홀 효과(인가된 자기장이 자기장과 전류 흐름에 수직인 방향으로 도체에 전압을 유도하는 현상)를 사용합니다. 반강자성 비트의 스핀이 모두 같은 방향으로 뒤집히면 홀 전압의 부호가 변경됩니다. 따라서 전압의 한 기호는 "스핀 업" 방향 또는 "1"에 해당하고 다른 기호는 "스핀 다운" 또는 "0"에 해당합니다.
변형률 제어 기호 변경
이번 신작에서는 팀이 이끄는 나카츠지 사토루 의 도쿄 대학 개발한 중고장비 클리포드 힉스 의 동료들과 버밍엄 Mn 샘플을 배치하기 위해3긴장된 Sn. 망3Sn은 자화가 약한 불완전(Weyl) 반강자성체로서, 자기장이 가해지지 않아도 전하 캐리어가 전기장에 수직인 속도 성분을 획득하는 매우 강한 AHE(이상 홀 효과)를 나타내는 것으로 알려져 있습니다.
도핑된 반강자성체는 더 빠르게 전환됩니다.
연구자들은 샘플에 다양한 변형률을 적용함으로써 재료의 AHE 크기와 부호를 모두 제어할 수 있다는 사실을 발견했습니다. "1881년 Edwin Hall이 AHE를 발견한 이후 변형에 의한 AHE 기호의 지속적인 조정에 대한 보고는 없습니다."라고 Nakatsuji는 말합니다. 물리 세계. “첫눈에는 시간 반전 하에서 홀수인 홀 전도성이 시간 반전 하에서도 변형에 의해 제어될 수 없는 것처럼 보일 수 있습니다. 그러나 우리의 실험과 이론은 0.1% 정도의 아주 작은 변형이 AHE의 크기뿐만 아니라 부호도 제어할 수 있다는 것을 분명히 보여줍니다.”
반강자성 스핀트로닉스에 중요
연구팀은 변형을 사용하여 AHE를 제어할 수 있는 능력이 반강자성 물질과 관련된 소위 "스핀트로닉스" 응용 분야에 중요할 것이라고 말합니다. Mn의 Weyl 반금속 상태 이후3Sn은 또한 전기적으로 전환될 수 있으며, 새로운 발견으로 이 물질은 스핀트로닉스에 더욱 매력적이게 되었으며 현재 전 세계의 여러 그룹에서 이를 박막 형태로 제조하기 위해 노력하고 있습니다.
현재 작업은 다음에서 자세히 설명합니다. 자연 물리.
