Penyelidik menunjukkan penyelesaian untuk cabaran jangka panjang, membawa faedah kepada spintronics dan teknologi penyimpanan data

a) Struktur kristal spinel songsang NiCo₂O₄, di mana tapak kation tetrahedral (T_d, pusat kekisi biru) diduduki oleh Co, manakala tapak oktahedral (O_h, pusat subkekisi kelabu) dikongsi sama rata oleh Ni dan Co. b) Kemungkinan pekerjaan putaran ion Ni dan Co pada keadaan valens yang berbeza, di mana anak panah sempang menunjukkan kemungkinan lompatan elektron antara Ni^{2 +} dan Ni^{3 +} dalam kes kewujudan bersama mereka. Kredit: *Sains Lanjutan* (2023). DOI: 10.1002/advs.202302956

Penyelidik menunjukkan penyelesaian untuk cabaran jangka panjang yang membawa faedah kepada spintronics dan teknologi penyimpanan data — a) Struktur kristal spinel songsang NiCo₂O₄, di mana tapak kation tetrahedral (T_d, pusat kekisi biru) diduduki oleh Co, manakala tapak oktahedral (O_h, pusat subkekisi kelabu) dikongsi sama rata oleh Ni dan Co. b) Kemungkinan pekerjaan putaran ion Ni dan Co pada keadaan valens yang berbeza, di mana anak panah sempang menunjukkan kemungkinan lompatan elektron antara Ni^{2 +} dan Ni^{3 +} dalam kes kewujudan bersama mereka. Kredit: *Sains Lanjutan* (2023). DOI: 10.1002/advs.202302956

Dalam kertas kerja yang diterbitkan baru-baru ini di Sains Lanjutan, penyelidik dari Institut Paul Drude di Berlin, Jerman, dan Universiti Xiamen, Xiamen, China, menunjukkan bahawa NiCo ferrimagnetik₂O₄ (NCO) membentuk penyelesaian untuk cabaran jangka panjang mencari bahan dengan kemagnetan luar satah yang teguh.

Tambahan pula, mereka telah menunjukkan bahawa ciri elektrik dan magnet NCO boleh disesuaikan dalam julat yang luas. Pasukan penyelidik juga menyelesaikan asal-usul fenomena magnetotransport asas yang luar biasa. Penemuan ini membuka jalan untuk aplikasi spintronic novel, menawarkan penyelesaian untuk kenangan berketumpatan tinggi masa hadapan melangkaui reka bentuk semasa.

Dengan objektif untuk membangunkan oksida magnet baru untuk spintronics masa depan dan memahami sifat asasnya, Lv. et al. menunjukkan bahawa NiCo₂O₄ menonjol sebagai bahan spintronik yang menjanjikan kerana kemagnetan luar satahnya yang teguh dan kebolehtalakan yang fleksibel. Akibatnya, penggunaan NCO membuka jalan untuk konsep spintronik ferrimagnetik novel dan ingatan berketumpatan tinggi generasi seterusnya melangkaui konsep yang dilaporkan baru-baru ini berdasarkan bahan antiferromagnetik.

Pengenalpastian bahan magnet dengan anisotropi magnet (PMA) serenjang (luar satah) yang teguh adalah penting untuk spintronics hari ini kerana struktur superlattice dengan lapisan individu ultranipis biasanya digunakan untuk merealisasikan PMA dalam ingatan berketumpatan tinggi. Bahan dengan PMA yang teguh dalam filem yang agak tebal adalah kurang mencabar untuk fabrikasi peranti dan, dengan itu, lebih menjimatkan kos.

Kajian Lv. et al. mendedahkan bahawa selain PMA, keseluruhan pengangkutan dan sifat magnet filem NCO boleh disesuaikan dalam julat yang besar bergantung kepada kepekatan relatif kation Ni dalam keadaan valens yang berbeza (Ni²⁺ lawan Ni³⁺). Malah, ciri-ciri bahan filem NCO didapati amat bergantung kepada kekonduksian elektrik yang boleh diselaraskan antara penebat dan tingkah laku logam.

Dari sudut pandangan asas, Lv. et al. mendedahkan asal-usul pembalikan tanda luar biasa dalam kesan Hall anomali (AHE) sebagai akibat daripada persaingan antara mekanisme asas yang berbeza. Malah, pengarang menunjukkan bahawa tanda AHE boleh ditala dengan mudah dalam filem NCO tanpa ketebalannya yang tidak pernah dilaporkan untuk bahan fasa tunggal yang lain.

Kajian itu juga mendedahkan buat pertama kalinya sumbangan penyebaran condong dalam bahan kekonduksian rendah (~ 102 Ω^-1cm^-1). Sebelum ini, sumbangan sedemikian kepada AHE telah dilaporkan hanya untuk logam super bersih dengan konduktiviti tinggi (~ 106 Ω^-1cm^-1). Dalam konteks ini, filem NCO membentuk platform baharu untuk menyiasat dan memanipulasi pengangkutan kuantum dalam bahan magnetik.

Berdasarkan kedua-duanya, pengetahuan tambahan tentang fenomena magnetotransport serta sifat magnet boleh tala, NCO feromagnetik memegang janji yang besar untuk penyelidikan seterusnya. Oleh itu, kerja ini mempunyai minat yang luas untuk penyelidikan asas, reka bentuk aplikasi spintronik novel serta pembangunan industri kenangan berketumpatan tinggi.