Электрические поля управляют спиновым током

Физики из Франции, Германии и Соединенного Королевства заявили, что им впервые удалось управлять поляризованным спиновым током, прикладывая электрическое поле через изолятор. Техника требует намного меньше энергии, чем предыдущие схемы для опрокидывающихся спинов, и может сыграть важную роль в развитии спинтронных технологий и сверхмалых и более эффективных электронных устройств.

Для практической реализации устройств, использующих свойства спина электронов, важно найти способ опрокидывания спина с помощью электрического, а не магнитного поля, поскольку последний требует больше энергии и места. Физики достигли некоторых успехов в управлении спином, прикладывая большой ток к магнитному проводнику, но это также требует много энергии.

Теперь команда, возглавляемая Агнеc Бартелеми (Agnes Barthelemy), продемонстрировала возможность полностью электрического управления в гибридном материале из сегнетоэлектрика и ферромагнетика. Сегнетоэлектрик является материалом, который содержит небольшие электрически поляризованные домены, аналогичные магнитным доменам в ферромагнетике. Полученный результат является весьма важным, поскольку он демонстрирует новый тип магнитоэлектрической связи, отличной от широко известной в композитных материалах.

Исследователи начали с того, что построили тонкие туннельные переходы, которые комбинируют два ферромагнитных электрода – железо и ферромагнитный окисел LSMO, - разделенных слоем сегнетоэлектрика окисла бария титана (BaTiO^₃) толщиной 1 нм. Около полугода назад та же команда показала, что такие ферроэлектрические туннельные переходы могут проявлять гигантский электрорезистивный эффект при комнатной температуре. В данной работе Бартелеми с коллегами измерили туннельный магниторезистивный эффект после ориентации сегнетоэлектрической поляризации в BaTiO₃ «вниз» и «вверх», прикладывая импульсы напряжения около 1 В.

Было обнаружено, что магниторезистивный эффект зависит от поляризации сегнетоэлектрика, которая, согласно заявлению ученых, указывает на изменение направления спина электронов, текущих через туннель.

Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI