反铁磁自旋电子学的进步为下一代电子产品打开了大门

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内布拉斯加大学林肯分校的研究人员在反铁磁自旋电子学方面取得了突破,这一进展可以扩展纳米技术的功能,而纳米技术的功能此前因需要过多的功率而受到限制。

研究团队已经证明,将硼(一种称为B掺杂的工艺)引入磁电氧化物中,可以在电子器件中普遍存在的高温下控制磁场。查尔斯·贝西物理学教授克里斯蒂安·比内克(ChristianBinek)表示,这一直是此类研究的“圣杯”。

自旋电子学是下一代纳米电子设备的驱动技术,近三十年来,该领域取得了许多重大发现,但最大限度发挥这些设备潜力的关键障碍之一是找到一种可以仅通过电子手段改变磁态的量子材料,并且在高于室温的条件下。

内布拉斯加州团队正在研究的材料是含有少量硼的氧化铬,可能有助于预示数字存储器和处理器的出现,它们比当今的同类产品消耗的电量少得多,但运行速度却可能更快。

氧化铬表现出一种称为反铁磁性的现象,其特征是交替出现的原子列,其极点指向相反的方向并有效地相互抵消,几乎不产生磁场。

此前,氧化铬虽然能够通过电压控制反铁磁序,但由于它不能在高温下工作,并且需要施加破坏对称性的磁场,因此受到限制。

研究团队的另一名成员、机械与材料工程助理教授AbdelghaniLaraoui设计了一种研究和确认硼掺杂方法的有效性的方法——氮空位扫描探针显微镜。

Laraoui表示,借助NV显微镜,研究人员可以直接对边界磁化进行成像,并观察B掺杂的影响。Laraoui和Binek的另一项合作研究也证明了这一点,该研究于2022年发表在RSCAdvances上。

新兴量子材料与技术合作组织(EQUATE)的科学主任比内克表示,拉拉乌伊独特的NV成像平台证实了研究人员之前只能理论化的效应。该组织正在开展这项研究。拉拉乌伊领导的EQUATE研究小组专注于量子技术。

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