Trong một bài báo được xuất bản gần đây trong Khoa học nâng cao, các nhà nghiên cứu từ Viện Paul Drude ở Berlin, Đức và Đại học Hạ Môn, Hạ Môn, Trung Quốc, đã chứng minh rằng sắt từ NiCo2O4 (NCO) tạo thành một giải pháp cho thách thức lâu dài trong việc tìm kiếm vật liệu có từ hóa ngoài mặt phẳng mạnh mẽ.
Hơn nữa, họ đã chỉ ra rằng các đặc tính điện và từ của NCO có thể được điều chỉnh trong phạm vi rộng. Nhóm nghiên cứu cũng giải quyết được nguồn gốc của hiện tượng vận chuyển từ trường cơ bản bất thường. Những phát hiện này mở đường cho ứng dụng điện tử spin mới, đưa ra các giải pháp cho bộ nhớ mật độ cao trong tương lai ngoài các thiết kế hiện tại.
Với mục tiêu phát triển các oxit từ tính mới cho điện tử học spin trong tương lai và tìm hiểu các đặc tính cơ bản của chúng, Lv. et al. đã chứng minh rằng NiCo2O4 nổi bật như một vật liệu điện tử spin đầy hứa hẹn nhờ khả năng từ hóa ngoài mặt phẳng mạnh mẽ và khả năng điều chỉnh linh hoạt. Do đó, việc sử dụng NCO mở đường cho các khái niệm điện tử spin sắt từ mới và bộ nhớ mật độ cao thế hệ tiếp theo ngoài các khái niệm được báo cáo gần đây dựa trên vật liệu phản sắt từ.
Việc xác định các vật liệu từ tính có tính dị hướng từ tính vuông góc (ngoài mặt phẳng) mạnh mẽ (PMA) là rất quan trọng đối với điện tử học ngày nay vì các cấu trúc siêu mạng với các lớp riêng lẻ siêu mỏng thường được sử dụng để hiện thực hóa PMA trong bộ nhớ mật độ cao. Các vật liệu có PMA mạnh mẽ trong các màng tương đối dày ít thách thức hơn nhiều đối với việc chế tạo thiết bị và do đó, tiết kiệm chi phí hơn.
Nghiên cứu của Lv. et al. tiết lộ rằng ngoài PMA, toàn bộ tính chất vận chuyển và từ tính của màng NCO có thể được điều chỉnh trong phạm vi lớn tùy thuộc vào nồng độ tương đối của các cation Ni ở các trạng thái hóa trị khác nhau (Ni2+ so với Ni3+). Trên thực tế, các đặc tính vật liệu của màng NCO được phát hiện chủ yếu phụ thuộc vào độ dẫn điện có thể được điều chỉnh giữa trạng thái cách điện và kim loại.
Từ quan điểm cơ bản, Lv. et al. tiết lộ nguồn gốc của sự đảo ngược dấu hiệu bất thường trong hiệu ứng Hall dị thường (AHE) là kết quả của sự cạnh tranh giữa các cơ chế cơ bản khác nhau. Trên thực tế, các tác giả chứng minh rằng dấu hiệu của AHE có thể được điều chỉnh khả thi trong màng NCO độc lập với độ dày của chúng, điều này chưa từng được báo cáo đối với các vật liệu một pha khác.
Nghiên cứu cũng lần đầu tiên tiết lộ sự đóng góp của tán xạ xiên trong vật liệu có độ dẫn điện thấp (~ 102 Ω-1cm-1). Trước đây, đóng góp như vậy cho AHE chỉ được báo cáo đối với kim loại siêu sạch có độ dẫn điện cao (~ 106 Ω-1cm-1). Trong bối cảnh này, màng NCO tạo thành một nền tảng mới để nghiên cứu và điều khiển sự vận chuyển lượng tử trong vật liệu từ tính.
Dựa trên cả hai, kiến thức bổ sung về hiện tượng vận chuyển từ cũng như các đặc tính từ tính có thể điều chỉnh được, NCO sắt từ hứa hẹn rất nhiều cho nghiên cứu tiếp theo. Do đó, công việc này được quan tâm rộng rãi đối với nghiên cứu cơ bản, thiết kế các ứng dụng điện tử spin mới cũng như sự phát triển công nghiệp của bộ nhớ mật độ cao.