Физики взглянули по-новому на процессы в спинтронных гетероструктурах

Магнитные материалы в сегодняшних жестких дисках и головках считывания-записи это сложные гетероструктуры из множества различных слоев толщиной всего несколько нанометров. Их функционирование основано на квантовом эффекте туннельной магниторезистивности (TMR): ток проходит через тонкий слой диэлектрика, разделяющий два ферромагнитных слоя с параллельной намагниченностью, но блокируется при изменении намагниченности одного из них. Таким образом, электрическое сопротивление точно контролируется внешним магнитным полем и может быть ассоциировано с двоичными величинами, используемыми в вычислениях.

В ходе совместного исследования, выполненного учеными из Франции, Испании и Германии, обнаружилось, что на амплитуду TMR большое влияние оказывают интерфейсные явления, возникающие в «сэндвичах» из оксидов различных переходных металлов. Этот новый эффект, описанный в статье для Nature Communications, был экспериментально открыт группой Unité de Physique, CNRS/Thales из Палезо (Франция) в системе из двух ферромагнитных слоев LSMO (La_0,7Sr_0,3MnO₃) и антиферромагнитной изолирующей прослойки LFO (LaFeO₃).

Прояснить картину происходящего на интерфейсах между ферро- и антиферромагнитными слоями позволили измерения в камере ALICE и на инструменте XPEEM синхротронного источника UE49 BESSY II (Helmholtz Zentrum Berlin, HZB).

«Мы наблюдали, как на границах возникали новые магнитные фазы, действующие подобно спиновыми фильтрам, — объясняет Сержио Валенсиа (Sergio Valencia), возглавлявший команду из HZB. — Говоря просто, атомы железа возле интерфейса попадают под воздействие магнитного поля марганца, ориентируют свои магнитные моменты противоположно атомам марганца и формируют ферромагнитные домены. Таким образом, нами впервые экспериментально продемонстрировано, что можно стимулировать образование ферромагнитных доменов в неферромагнитных барьерных слоях».

Французские участники работы выполнили численное моделирование воздействия таких спинов фильтров на туннельную магниторезистивность, результаты которого хорошо коррелируют с данными экспериментов.

Как заявил Валенсиа, излучавшиеся ими типы сложных оксидных гетероструктур могут играть значительную роль в будущей спинтронике, а полученные знания важны для разработки туннельных барьеров с требуемыми свойствами.

Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI