El grupo de investigación del profesor Hideo Ohno y el profesor asociado Shunsuke Fukami de la Universidad de Tohoku ha estudiado el control de la magnetización utilizando una corriente aplicada a las heteroestructuras que comprenden un antiferromagnet. Descubrieron que la corriente da lugar a un flujo de espín de electrones en el antiferromagnet,que induce el cambio de magnetización en un ferromagnet vecino.
Los resultados obtenidos arrojan luz sobre una nueva física del antiferromagnet y también abren varias vías hacia circuitos integrados de ultra baja potencia y otras aplicaciones novedosas como la computación neuromórfica.
Se espera que los dispositivos Spintronics que pueden almacenar información a través de la dirección de magnetización sin fuente de alimentación realicen circuitos integrados de potencia ultrabaja. Un tema clave para la aplicación es cómo lograr una conmutación de magnetización rápida y confiable con bajo consumo de energía.
Recientemente, un esquema de conmutación que utiliza el flujo de espín electrónico, la llamada corriente de espín, que se origina en la interacción espín-órbita, ha atraído mucha atención como un nuevo método para lograr un control rápido y confiable de la magnetización.El esquema se ha observado en heteroestructuras que consisten típicamente en ferromagnet y una capa de metales pesados no magnéticos y se denomina conmutación de magnetización inducida por torque de órbita giratoria.
El grupo de investigación investigó la conmutación inducida por el torque de la órbita giratoria en un sistema de bicapa antiferromagnet-ferromagnet. Hasta ahora, el movimiento del spin electrónico en materiales antiferromagnéticos aún no se ha estudiado bien. Fabricaron dispositivos de conmutación de una pila con un PtMn antiferromagnéticoy una multicapa ferromagnética de Co / Ni, y evaluaron eléctricamente las propiedades de conmutación a temperatura ambiente. Descubrieron que la corriente que fluye en el antiferromagnético genera un par de giro en órbita lo suficientemente grande como para inducir el cambio de magnetización en el ferromagnet vecino.
Es notable que, mientras que la conmutación de par de giro en órbita en sistemas de bicapa no ferromagnéticos no magnéticos estudiados previamente requiere un campo externo en el plano, el presente sistema permite la conmutación libre de campos debido a una propiedad única que surge en la interfaz antiferromagnet-ferromagnet
Además, descubrieron que en estructuras de apilamiento específicas, la porción invertida de la magnetización puede controlarse de manera análoga por la magnitud de la corriente aplicada, y esta característica también puede atribuirse a la naturaleza del antiferromagnético.
Este trabajo es significativo tanto desde el punto de vista de la física como de la aplicación. En términos de física, los resultados obtenidos permiten una comprensión más profunda de los fenómenos de antiferromagnet y transporte de espín, como el efecto Hall topológico. En términos de aplicación,La conmutación sin campo lograda en este trabajo es prometedora para la implementación de dispositivos de torsión de órbita giratoria para futuros circuitos integrados de ultra baja potencia. Además, dado que el comportamiento análogo observado aquí se asemeja a la forma de operación de las sinapsis en el cerebro, el presenteel dispositivo antiferromagnet-ferromagnet podría ser clave para realizar la computación neuromórfica, que se sabe que logra un procesamiento de información eficiente.
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Materiales proporcionado por Universidad de Tohoku . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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