Спинтроника — это область, привлекающая огромное внимание благодаря ряду потенциальных преимуществ для традиционной электроники. К ним относятся снижение энергопотребления, высокая скорость работы, энергонезависимость и потенциал для новых функций.
Спинтроника использует собственный спин электронов, и фундаментом этой области является управление потоками спиновой степени свободы, то есть спиновыми токами. Ученые сосредоточены на способах их создания, удаления и контроля для будущих применений.
Обнаружение спиновых токов – непростая задача. Это требует использования макроскопического измерения напряжения, которое учитывает общие изменения напряжения в материале. Однако общим камнем преткновения является отсутствие понимания того, как этот спиновый ток на самом деле движется или распространяется внутри самого материала.
Теперь группа исследователей сообщает о методе прогнозирования того, как спиновый ток меняется с температурой. Исследование опубликовано в Applied Physics Letters.
«Используя измерения рассеяния нейтронов и напряжения, мы продемонстрировали, что магнитные свойства материала могут предсказать, как спиновый ток изменяется с температурой», — говорит Юсуке Намбу, соавтор статьи и доцент Института исследования материалов Университета Тохоку ( ИМР).
Намбу и его коллеги обнаружили, что сигнал спинового тока меняет направление при определенной магнитной температуре и уменьшается при низких температурах. Кроме того, они обнаружили, что направление спина, или поляризация магнонов, меняется как выше, так и ниже этой критической магнитной температуры. Это изменение поляризации магнонов коррелирует с изменением направления спинового тока, проливая свет на направление его распространения.
Кроме того, изученный материал продемонстрировал магнитное поведение с различными энергиями щели. Это предполагает, что ниже температуры, связанной с этой энергией щели, носители спинового тока отсутствуют, что приводит к наблюдаемому уменьшению сигнала спинового тока при более низких температурах. Примечательно, что температурная зависимость спинового тока имеет экспоненциальный спад, что отражает результаты рассеяния нейтронов.
Намбу подчеркивает, что их результаты подчеркивают важность понимания микроскопических деталей в исследованиях спинтроники. «Выясняя магнитное поведение и его температурные изменения, мы можем получить полное представление о спиновых токах в изолирующих магнитах, открывая путь к более точному прогнозированию спиновых токов и потенциально разрабатывая усовершенствованные материалы с улучшенными характеристиками».