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中国学者在反铁磁自旋运输理论方面取得了重要进展

科技日报记者 吴长锋。中国

记者从中国科学院合肥物质科学研究院获悉,学者旋运邵定夫研究员及其合作伙伴预测,反铁反铁磁材料中的磁自自旋中性电流将携带一种特殊的“奈尔自旋流” 基于此效应,提出了高性能全电控反铁磁隧道结的输理理论方案。《物理评论快报》最近发表了相关研究成果。论方

反铁磁性材料具有零净磁矩、得重零散磁场、进展超快磁动力学响应等优点,中国预计将取代铁磁性材料,学者旋运成为下一代高密度、反铁低功耗、磁自高稳定性、输理超快读写的论方自旋电子设备。但由于反铁磁序参数难以通过常规方法进行调节和探测,得重制约了反铁磁自旋电子学器件的信息读写。反铁磁隧道结是反铁磁自旋电子学的理想设备方案,通过隧道磁阻和自旋转移力矩进行电学读写。但由于反铁磁材料只有自旋简化的电子态密度,通常只能支持自旋中性电流,通过传统机制难以实现隧道磁阻效应和信息读写自旋转移力矩效应。

在前期工作的基础上,研究人员进一步发现,如果同一子晶格中的磁原子在共线性反铁磁材料中具有较强的耦合,这种反铁磁材料可以被视为由两个反平行的铁磁晶格组成的“并联电路”。基于这个简单直观的物理图像,研究人员预测,这种反铁磁材料中的相反铁磁子晶格会极化流经其内部的电流,从而在整个自旋中性电流中形成两个隐藏在子晶格中的相反自旋流。这种反铁磁材料中独特的子晶格自旋流与众所周知的宏观自旋流完全不同,被命名为“奈尔自旋流”。

本工作预测的奈尔自旋流是反铁磁材料独特的运输性能,可驱动反铁磁隧道结中的隧道磁阻、自旋转移扭矩等多种新型的自旋电子学效应。研究人员表示,该工作为超快写入和准确读取的高性能反铁磁隧道结提供了可行的理论框架,有望促进新一代反铁磁自旋电子学的发展,具有调节方便、开关比大等优点。

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