Spinarrangemang av magnetiska moment i ferromagnetiska, antiferromagnetiska och ferrimagnetiska material. Kredit:Rie Umetsu
En forskargrupp har framgångsrikt syntetiserat ett "halvmetall"-material och uppnått en sällsynt bedrift i jakten på noll magnetisering.
Halvmetaller kan dramatiskt förbättra prestandan hos elektroniska enheter. Detta beror på deras 100% spin-polarisation, vilket gör att de kan bete sig som metaller i en spinnriktning och isolatorer/halvledare i den andra. De mest framgångsrika fallen av halvmetaller är ferromagnetiska, vilket betyder att deras spinn är inriktad.
Antiferromagnetiska halvmetaller, där spinnet är inriktat i en antiparallell natur, är önskvärda eftersom inget magnetiskt ströfält kan störa det, även om det integreras med hög densitet. Hittills har endast två fall av antiferromagnetisk-liknande halvmetaller rapporterats.
Efter en utvecklingsriktlinje skapade forskargruppen en förening bestående av järn, krom och svavel. Det nya materialet tappar helt sin magnetisering vid låga temperaturer.
"Det utvecklade halvmetallmaterialet har utmärkta egenskaper, och riktlinjerna för materialutveckling spelade en avgörande roll för vår framgång", säger Satoshi Semboshi, medförfattare och professor vid Tohoku Universitys Institute for Materials Research (IMR).
De elektroniska tillstånden och det elektriska laddningsflödet för allmänna ferromagneter och halvmetallferromagneter. Kredit:Rie Umetsu
(Vänster) En schematisk illustration av tunnelmagnetoresistans (TMR) flerskikt med antiferromagnetisk-liknande (fullkompenserad ferrimagnetisk) halvmetall (vänster) och konventionell TMR-flerskikt (höger). I det senare stiftar flera lager, inklusive ett ferromagnetiskt lager och ett antiferromagnetiskt lager, riktningen för det magnetiska momentet hos det ferromagnetiska lagret. Genom att ersätta dessa flera lager med ett lager av antiferromagnetisk-liknande halvmetall, uppnås höga egenskaper och lågt läckande magnetfält, vilket möjliggör hög densitet. Kredit:Rie Umetsu
Kollega och medförfattare Rie Umetsu tillade, "Vi tror att resultaten kommer att förbättra effektiviteten i framtida materialforskning och påskynda innovationen av elektroniska enheter."
Detaljer om deras forskning publicerades i tidskriften Scientific Reports den 23 juni 2022. + Utforska vidare
