В статье, опубликованной недавно в Передовая наукаИсследователи из Института Пауля Друде в Берлине, Германия, и Сямэньского университета, Сямэнь, Китай, продемонстрировали, что ферримагнитный NiCo2O4 (NCO) представляет собой решение долгосрочной проблемы поиска материалов с устойчивой намагниченностью вне плоскости.
Более того, они показали, что электрические и магнитные характеристики NCO можно настраивать в широком диапазоне. Исследовательская группа также выяснила причину необычного фундаментального явления магнитотранспорта. Эти открытия открывают путь к новому применению спинтроники, предлагая решения для будущей памяти с высокой плотностью за пределами нынешних разработок.
С целью разработки новых магнитных оксидов для будущей спинтроники и понимания их фундаментальных свойств, Л.В. и другие. продемонстрировал, что NiCo2O4 выделяется как многообещающий материал для спинтроники благодаря своей сильной внеплоскостной намагниченности и гибкой настройке. Как следствие, использование NCO открывает путь к новым концепциям ферримагнитной спинтроники и памяти с высокой плотностью памяти следующего поколения, выходя за рамки недавно опубликованных концепций, основанных на антиферромагнитных материалах.
Идентификация магнитных материалов с устойчивой перпендикулярной (внеплоскостной) магнитной анизотропией (ПМА) имеет решающее значение для современной спинтроники, поскольку для реализации ПМА в памяти высокой плотности обычно используются сверхрешеточные структуры с ультратонкими отдельными слоями. Материалы с прочным ПМА в относительно толстых пленках гораздо менее сложны для изготовления устройств и, следовательно, более эффективны с точки зрения затрат.
Исследование Льва. и другие. показывает, что помимо ПМА все транспортные и магнитные свойства пленок NCO могут регулироваться в широких пределах в зависимости от относительных концентраций катионов Ni в разных валентных состояниях (Ni2+ против Ни3+). Фактически обнаружено, что характеристики материала пленок NCO в решающей степени зависят от электропроводности, которую можно регулировать между изолирующим и металлическим поведением.
С фундаментальной точки зрения, Льв. и другие. раскрыть причину необычной смены знака аномального эффекта Холла (АЭХ) как следствие конкуренции между различными основными механизмами. Фактически, авторы демонстрируют, что знак АЭХ может быть реально настроен в пленках NCO независимо от их толщины, чего никогда не сообщалось для других однофазных материалов.
Исследование также впервые выявило вклад перекоса рассеяния в материале с низкой проводимостью (~ 102 Ом-1cm-1). Ранее о таком вкладе в АЭХ сообщалось только для сверхчистых металлов с высокой проводимостью (~ 106 Ом-1cm-1). В этом контексте пленки NCO представляют собой новую платформу для исследования и управления квантовым транспортом в магнитных материалах.
Основываясь как на дополнительных знаниях о явлениях магнитотранспорта, так и на настраиваемых магнитных свойствах, ферромагнитный NCO имеет большие перспективы для последующих исследований. Таким образом, эта работа представляет широкий интерес для фундаментальных исследований, разработки новых приложений спинтроники, а также промышленной разработки памяти высокой плотности.