Nye magnetiske egenskaber låst op til fremtidige spintronic -applikationer

Et teoretisk-eksperimentelt samarbejde på tværs af to FLEET-noder har opdaget nye magnetiske egenskaber inden for 2-D strukturer, med spændende potentiale for forskere inden for det nye felt inden for spintronics.

Spintronic -enheder bruger en kvanteegenskab kendt som spin, ud over den elektroniske opladning af konventionel elektronik. Spintronics lover således ultrahøj hastighed lavenergi elektroniske enheder med betydeligt forbedret funktionalitet.

RMIT-UNSW-undersøgelsen opdagede aldrig før sete magnetiske egenskaber i enheder kendt som vdW heterostrukturer omfattende flere lag nye, 2-D materialer. De nyeste resultater viser, at vdW spintronics kunne give enheder mere funktionalitet, sammenligning med de traditionelle spintroniske metoder. Yderligere forskning kan generere enheder med betydelige industrielle applikationer.

To-dimensionelle (2-D) ferromagnetiske van der Waals (vdW) materialer er for nylig fremstået som effektive byggesten til en ny generation af spintronic-enheder. Når det er lagdelt med ikke-magnetiske vdW-materialer, såsom grafen og/eller topologiske isolatorer, vdW -heterostrukturer kan samles for at tilvejebringe ellers uopnåelige enhedsstrukturer og funktionaliteter.

Forskerne studerede 2-D Fe ₃ GeTe ₂ (FGT), et metal, der viste sig at have lovende ferromagnetiske egenskaber for spintronic -enheder i en tidligere FLEET -undersøgelse. "Vi opdagede en tidligere uset form for kæmpe magnetormodstand (GMR) i materialet, siger FLEET Ph.D. og studere medforfatter Sultan Albarakati.

I modsætning til det konventionelle, tidligere kendte to GMR -tilstande (dvs. høj modstand og lav modstand), der forekommer i tyndfilm heterostrukturer, forskerne målte også antisymmetrisk GMR med en ekstra, distinkt mellemliggende modstandstilstand.

"Dette afslører, at vdW ferromagnetiske heterostrukturer udviser væsentligt forskellige egenskaber fra lignende strukturer, "siger Sultan. Dette overraskende resultat er i modstrid med tidligere antagelser vedrørende GMR. Det tyder på forskellige underliggende fysiske mekanismer i vdW -heterostrukturer med potentiale for forbedret magnetisk informationslagring.

Teoretiske beregninger indikerer, at de tre modstandsniveauer er resultatet af spin-momentumlåsende induceret spin-polariseret strøm ved grafit/FGT-grænsefladen. "Dette arbejde har stor interesse for forskere i 2-D-materialer, spintronics, og magnetisme, "siger medforfatter FLEET Ph.D. Cheng Tan." Det betyder, at traditionelle tunneling magnetoresistance enheder, spin-orbit-momentanordninger og spin-transistorer kan belønne genundersøgelser ved hjælp af lignende vdW-heterostrukturer for at afsløre lignende overraskende egenskaber. "

Studiet, "Antisymmetrisk kæmpe magnetoresistens i van der Waals Fe ₃ GeTe ₂ /grafit/Fe ₃ GeTe ₂ tre-lags heterostrukturer, "blev offentliggjort i Videnskab fremskridt denne måned.

Eksperimentets detaljerede elektrontransportmålinger blev udført af et samarbejde mellem forskere ledet af FLEET CI Prof Lan Wang (RMIT) og FLEET vicedirektør prof Alex Hamilton (UNSW), ved hjælp af heterostrukturer og enheder fremstillet af Prof Wangs team på RMIT.