Dans un article publié récemment dans Sciences avancées, des chercheurs de l'Institut Paul Drude de Berlin, en Allemagne, et de l'Université de Xiamen, à Xiamen, en Chine, ont démontré que le NiCo ferrimagnétique2O4 (NCO) constitue une solution au défi à long terme consistant à trouver des matériaux dotés d'une magnétisation hors plan robuste.
En outre, ils ont montré que les caractéristiques électriques et magnétiques du NCO peuvent être adaptées dans de larges plages. L’équipe de recherche a également résolu l’origine d’un phénomène fondamental inhabituel de magnétotransport. Ces découvertes ouvrent la voie à de nouvelles applications spintroniques, offrant des solutions pour les futures mémoires haute densité au-delà des conceptions actuelles.
Dans le but de développer de nouveaux oxydes magnétiques pour la future spintronique et de comprendre leurs propriétés fondamentales, Lv. et coll. démontré que NiCo2O4 se distingue comme un matériau spintronique prometteur en raison de sa robuste magnétisation hors plan et de son accordabilité flexible. En conséquence, l’utilisation de NCO ouvre la voie à de nouveaux concepts de spintronique ferrimagnétique et à des mémoires haute densité de nouvelle génération au-delà des concepts récemment rapportés basés sur des matériaux antiferromagnétiques.
L'identification de matériaux magnétiques présentant une anisotropie magnétique (PMA) perpendiculaire (hors plan) robuste est cruciale pour la spintronique actuelle, car des structures de super-réseau avec des couches individuelles ultraminces sont généralement utilisées pour réaliser la PMA dans des mémoires haute densité. Les matériaux dotés d'un PMA robuste dans des films relativement épais sont beaucoup moins difficiles pour la fabrication de dispositifs et sont donc plus rentables.
L'étude du Niv. et coll. révèle qu'outre le PMA, l'ensemble des propriétés de transport et magnétiques des films NCO peuvent être adaptées dans de larges plages en fonction des concentrations relatives de cations Ni dans différents états de valence (Ni2+ contre Ni3+). En fait, les caractéristiques matérielles des films NCO dépendent de manière cruciale de la conductivité électrique qui peut être ajustée entre le comportement isolant et métallique.
Du point de vue fondamental, le Lv. et coll. révèlent l'origine de l'inversion inhabituelle de signe dans l'effet Hall anormal (AHE) comme conséquence d'une compétition entre différents mécanismes sous-jacents. En fait, les auteurs démontrent que le signe de l'AHE peut être ajusté dans les films NCO indépendamment de leur épaisseur, ce qui n'a jamais été rapporté pour d'autres matériaux monophasés.
L'étude a également révélé pour la première fois une contribution de la diffusion asymétrique dans un matériau à faible conductivité (~ 102 Ω-1cm-1). Auparavant, une telle contribution à l'AHE n'avait été rapportée que pour les métaux ultra-propres à haute conductivité (~ 106 Ω-1cm-1). Dans ce contexte, les films NCO constituent une nouvelle plateforme pour étudier et manipuler le transport quantique dans les matériaux magnétiques.
Basé à la fois sur les connaissances supplémentaires sur les phénomènes de magnétotransport et sur les propriétés magnétiques accordables, le NCO ferromagnétique est très prometteur pour les recherches ultérieures. Ces travaux présentent donc un grand intérêt pour la recherche fondamentale, la conception de nouvelles applications spintroniques ainsi que le développement industriel de mémoires haute densité.