El avance en los materiales para спинтроники

Investigadores de la Universidad de mainz, por primera vez, se pudo observar directamente el 100% de спиновую la polarización de la conexión Гейслера.

Los autores llamaron a su trabajo avance, que los físicos y químicos de todo el mundo ya hace tiempo que esperaba, y predice que va a jugar un papel clave en el ámbito de las tecnologías de la información en los próximos años. El de esta afirmación es la base, ya que los resultados de los experimentos proporcionan una base sólida para el futuro desarrollo de dispositivos de alto rendimiento спинтроники con el uso de materiales Гейслера. Estos materiales pueden encontrar la aplicación, por ejemplo, en la lectura de los cabezales de los discos duros y энергонезависимых los elementos de almacenamiento de información ultra pequeño tamaño, proporcionan una muy alta densidad de grabación.





Tradicional de la electrónica se basa en la migración de electrones de carga de la batería. Pero estas partículas poseen otra característica interesante – el espino. Spin es un momento del impulso de una partícula. Aunque la explicación de la naturaleza de espalda a menudo se refieren a él como sobre el resultado de la rotación de las partículas, para explicar sobre la base de la mecánica no es posible. Esto es puramente cuántico de un fenómeno. Para nosotros es importante saber que el espín del electrón tiene la dirección – спиновую la polarización y genera спиновый momento magnético – propio campo magnético de la partícula. Esta última le permite controlar la dirección de giro con la ayuda de un campo magnético.

La posibilidad de la utilización de los fenómenos relacionados con el giro de los electrones, desde la década de 1980 se dedica a спинтроника (haga girar la electrónica). En su núcleo se encuentra abierto en 1988, el fenómeno de la gigante de магнитосопротивления (gms), que en 2007 recibió el premio nobel. Hms es que la resistencia de tres capas de metal "sandwich" de dos ферромагнетиков, entre los que se encuentra нанослой de metales no magnéticos (por ejemplo, el hierro-cromo-hierro), depende fuertemente de la orientación de los espines de los electrones en ferromagnéticos capas. Si la espalda son paralelas, lo material no magnético (cromo) deja pasar bien la corriente, si антипараллельны, su resistencia aumenta. Una situación similar se produce si en lugar del explorador de la capa media de fabricar del dieléctrico. Allí, independiente del giro de la corriente se asocia con el efecto túnel y el aumento de la resistencia ha recibido el nombre de туннельное resistencia magnética (tms). Así, la estructura de la gms sirven de válvulas, que se controlan fácilmente a un campo magnético, y pueden ser utilizados en la creación de diferentes dispositivos digitales. Esta tecnología promete muchas ventajas: миниатюризацию, el aumento de la velocidad y eficiencia de los dispositivos, en las que casi no genera calor. Sin embargo, para su encarnación, se debe disponer de adecuados materiales ferromagnéticos que trabajan a temperatura ambiente. El requisito principal de ellos – al igual que la gran polarización de los electrones, es decir, para que un mayor número de electrones tenía spin, orientado en una dirección determinada. Precisamente la búsqueda de los materiales ocupados físicos y químicos en las últimas dos décadas.

Entre los principales candidatos para esta función, denominadas aleaciones Гейслера (se les llama todavía компаундами Гейслера). compound – conexión). Aleación de Гейслера es la unión de tres de los metales con la fórmula química X2YZ, por ejemplo, Co2MnSi. Es interesante que esta sustancia puede tener características distintas de las propiedades de sus elementos constitutivos. Por ejemplo, la unión de tres magnético de los materiales puede ser ферромагнетиком. Materiales Гейслера se están investigando activamente en todo el mundo, especialmente en japón, alemania y estados unidos. En la universidad alemana de nombre johann gutenberg (JGU) de la ciudad de mainz, que son el objeto principal de la investigación.

La física de JGU han demostrado que la aleación de Гейслера Co2MnSi tiene los de las propiedades electrónicas, y fueron capaces de realizar por primera vez la evidencia experimental de su casi completa de giro de la polarización a temperatura ambiente. "Esta clase de materiales ya hace tiempo que se está investigando, y tiene importantes teóricos de desarrollo para las hojas de las propiedades de la conexión Гейслера, pero ningún experimento anteriormente no pudo confirmar el 100% del спиновую la polarización a temperatura ambiente", explicó el autor principal del estudio martin jordan de JGU. Los alentadores resultados obtenidos anteriormente se han obtenido a temperaturas muy bajas (-269 grados celsius).

Este proyecto se llevó a cabo en colaboración con los teóricos de Múnich, de la universidad ludwig-maximilian (LMU) y el Instituto max Planck de química física del estado sólido (MPI-CPfS) en dresde. Los resultados se publicaron recientemente un estudio en línea de la revista Nature Communications (M. Jourdan et al. Direct observation of half-metallicity in the Heusler compound Co2MnSi. Nature Communications, 2014; 5 DOI: 10.1038/ncomms4974.)

"No es sólo un gran avance en la búsqueda de nuevos materiales спинтроники, sino en la interacción entre la teoría y el experimento", dijo jordan. "Hemos sido capaces de demostrar que el bien preparados con los materiales, en realidad, tienen propiedades que se han predicho teóricamente".

Los experimentos exitosos se basan en la preparación de muestras con la máxima precisión que garantice la ausencia de daños en la estructura cristalina de la conexión Гейслера. Investigada la muestra representaba una película delgada, creada en сверхвысоком vacío especialmente diseñada en JGU de la tecnología. Спиновую la polarización se midieron con la ayuda de фотоэлектронной de la espectroscopia, los resultados que se han explicado en colaboración con los teóricos de la LMU y MPI - CPfS como el resultado de una combinación de granel y propiedades de la superficie de la conexión. Por los materiales de la Universidad de mainz



Fuente: nkj.ru