安徽大學(xué)在反鐵磁多層膜全電調(diào)控及二維磁性材料動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域獲系列進(jìn)展
【化工儀器網(wǎng) 項(xiàng)目成果】在材料科學(xué)與自旋電子學(xué)的交匯領(lǐng)域，反鐵磁多層膜的研究一直備受關(guān)注。近期，安徽大學(xué)王守國(guó)教授團(tuán)隊(duì)在反鐵磁多層膜全電學(xué)調(diào)控及二維磁性材料動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域獲系列進(jìn)展，相關(guān)成果以“外延應(yīng)力下超薄反鐵磁多層膜中垂直交換偏置的全電學(xué)調(diào)控”和“范德瓦爾斯鐵磁材料Fe3GeTe2中的電流誘導(dǎo)磁疇壁移動(dòng)”為題，在國(guó)際頂級(jí)期刊《自然通訊》上發(fā)表。這些成果不僅為理解材料磁學(xué)性質(zhì)提供了新的視角，也為開發(fā)新型磁存儲(chǔ)和邏輯器件提供了可能。
傳統(tǒng)的磁存儲(chǔ)和邏輯器件往往依賴于外磁場(chǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)磁性材料的調(diào)控，這會(huì)很大程度上限制設(shè)備的集成度和能效，并且還會(huì)增加操作的復(fù)雜性。因此，長(zhǎng)久以來(lái)科學(xué)家一直在尋找一種新的更加便捷、高效的調(diào)控手段。而此次，王守國(guó)教授團(tuán)隊(duì)在“外延應(yīng)力下超薄反鐵磁多層膜中垂直交換偏置的全電學(xué)調(diào)控”的研究中，成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)反鐵磁多層膜的全電學(xué)調(diào)控，為這一難題提供了解決方案。
根據(jù)安徽大學(xué)發(fā)布的相關(guān)報(bào)道，該研究中，團(tuán)隊(duì)利用超高真空分子束外延系統(tǒng)成功制備了具有垂直磁各向異性的單晶外延Pt/Co/IrMn3多層膜，該體系在反鐵磁IrMn層厚度僅為2nm時(shí)仍具有較強(qiáng)的室溫交換偏置效應(yīng)(偏置場(chǎng)高達(dá)436 Oe)。
更重要的一點(diǎn)是，團(tuán)隊(duì)通過多種晶體結(jié)構(gòu)表征技術(shù)手段并結(jié)合微磁學(xué)模擬揭示了單晶IrMn層中外延應(yīng)力的各向異性是在室溫下形成較強(qiáng)交換偏置效應(yīng)的主要原因，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)一步優(yōu)化樣品結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了垂直交換偏置效應(yīng)的全電學(xué)調(diào)控。這不僅提高了調(diào)控的效率和精度，也為開發(fā)高密度、高速度及高能效的新型磁存儲(chǔ)和邏輯器件提供了可能。
此外，團(tuán)隊(duì)在二維磁性材料動(dòng)力學(xué)的研究中，也獲得了重要的突破。
范德瓦爾斯材料因其獨(dú)特的層狀結(jié)構(gòu)和長(zhǎng)程磁有序性，成為了下一代功能器件極具競(jìng)爭(zhēng)力的平臺(tái)。然而，這些材料體系中拓?fù)浼{米磁結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)行為機(jī)理仍有待研究。王守國(guó)教授團(tuán)隊(duì)通過電流誘導(dǎo)的方式，成功實(shí)現(xiàn)了Fe3GeTe2中磁疇壁的移動(dòng)。這一發(fā)現(xiàn)不僅揭示了二維材料中磁疇壁運(yùn)動(dòng)的新機(jī)制，也為開發(fā)基于二維材料的磁存儲(chǔ)和邏輯器件提供了新思路。
總得來(lái)說(shuō)，該系列成果對(duì)于材料科學(xué)和自旋電子學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展有著重要的意義，隨著研究的深入和技術(shù)的發(fā)展，我們有理由相信，未來(lái)的磁存儲(chǔ)和邏輯器件將會(huì)更加高效、可靠和智能。
本文參考資料來(lái)源：安徽大學(xué)
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