Lagring af minimagneter, der fremkalder en kvante-anomal Hall-effekt

En ny enhed er blevet fremstillet, der kan demonstrere den kvante-anomale Hall-effekt, hvor små, diskrete spændingstrin genereres af et eksternt magnetfelt. Dette arbejde kan muliggøre ekstremt lav-effekt elektronik såvel som fremtidige kvantecomputere.

Hvis du tager en almindelig ledning med elektrisk strøm igennem den, kan du skabe en ny elektrisk spænding vinkelret på strømstrømmen ved at påføre et eksternt magnetfelt. Denne såkaldte Hall-effekt er blevet brugt som en del af en simpel magnetisk sensor, men følsomheden kan være lav.

Der er en tilsvarende kvanteversion, kaldet den kvanteanomale Hall-effekt, der kommer i definerede intervaller eller kvanter. Dette har øget muligheden for at bruge den kvanteanomale Hall-effekt med det formål at konstruere nye stærkt ledende ledninger eller endda kvantecomputere. Men den fysik, der fører til dette fænomen, er stadig ikke helt forstået.

Nu har et team af forskere ledet af Institute of Materials Science ved University of Tsukuba brugt et topologisk isolatormateriale, hvor strømmen flyder ved grænsefladerne, men ikke gennem hovedparten, for at inducere en kvanteunormal Hall-effekt.

Ved at bruge et ferromagnetisk materiale, jern, som det øverste lag af enheden, kan den magnetiske nærhedseffekt frembringe magnetisk orden uden at introducere forstyrrelser, der ville være forårsaget af en alternativ metode til doping med magnetiske urenheder. "Strøm produceret af den kvante anomale Hall-effekt kan bevæge sig langs grænsefladen af ​​et lag uden spredning, hvilket kan bruges i nye energibesparende enheder," siger professor Kuroda Shinji.

For at fremstille indretningen blev en tynd film af en enkeltkrystal-heterostruktur bestående af et jernlag oven på tintellurid dyrket på en skabelon under anvendelse af molekylær stråleepitaksi. Forskerne målte magnetiseringen af ​​overfladen ved hjælp af neutroner, som har et magnetisk moment, men ingen elektrisk ladning.

De fandt ud af, at den ferromagnetiske orden trænger omkring to nanometer ind i tintelluridlaget fra grænsefladen med jern og kan eksistere selv ved stuetemperatur. "Vores forskning peger på vejen mod et middel til at realisere næste generations spintronik og kvanteberegningsenheder," siger professor Kuroda.

Disse applikationer kan kræve lag, der udviser den kvante anomale Hall-effekt, som denne forskning har vist er mulig og let kan produceres.

Forskningen blev offentliggjort i The Journal of Physical Chemistry Letters . + Udforsk yderligere

Forskere opklarer mysteriet 'Hall-effekt' i deres søgen efter næste generations hukommelseslagringsenheder