研究人员发现磁电流的电气开关

铁电隧道交界处的视图

铁电隧道结的视图:由原子力显微镜创建的该图像显示铁电引线锆钛矿层的极其规则结构。黄色凸块是铁磁钴电极。每个隧道连接点可以通过钴电极瞄准。Marin Alexe / MPI的微观结构物理学

Max Planck研究所的物理学家使用短电脉冲来改变由两个铁磁层之间的铁电层组成的材料夹层的磁传输性能。

新机制将使将来可以切换数据存储。Max Planck微观结构物理研究所的哈尔的研究人员使用短电脉冲来改变由两个铁磁材料之间的铁电层组成的材料夹层的磁传输性能。可以假设电脉冲仅影响电动运输性质。在新的交换机制的帮助下,信息可以以四,而不是存储点的两个状态。因此,这增加了存储密度。这种机制也可能在闪闪发光的内容中证明。这种类型的电子器件应特别有效地处理数据,因为它不仅仅是利用电子的电荷,还可以旋转,这也可以被视为自己的旋转动量。

这种行为对于灯开关来说是非常好奇的效果:在灯光调光开关的情况下,哈勒的Max Planck微观结构物理学研究所的物理学家发现的连接,不仅会导致光更换亮度,但也可以改变颜色 - 从绿色到红色,例如。虽然这两个属性都是光的特性,但它们不能同时用一个开关操纵。然而,哈勒的研究人员现在已经成功地做了类似于在多体型材料三明治的两个铁磁电极层之间流动的隧道电流类似的东西。

在这种情况下,多体性意味着包裹包括两个铁磁物质,以及铁电物质。在铁电材料中,电压在电极化的两个方向之间切换 - 取决于其极性 - 当磁场永久地反转铁磁体的极性时,不像其极性。随着离子在该过程中的材料结构内换档时,即使在电压降低之后,偏振也保持完整。然而,可以再次反转开关,其具有相同的电压,具有反向极性。

用电效应改变极化方向

基于哈勒的研究人员通过在底座上蒸汽蒸汽锰矿锰(LSMO)层来制备它们的多体材料夹层。该层的厚度仅在30纳米以下 - 是百万分之一的毫米。首先,它们沉积了一层铁电铅锆钛矿石(PZT),只有三纳米厚,具有非常规律的结构;一层顶层铁磁钴完成了三明治。

然后物理学家将原子力显微镜的尖端放在材料堆叠的钴盖上以在多体夹层中产生电压。尽管非导电PZT层可防止在钴和LSMO之间传统意义上的电流,但是一些电子可以克服量子物理隧道过程中的屏障。哈勒的研究人员正恰恰是隧道电流的这些性质。

该隧道电流的强度取决于铁电PZT的极化。偏振会影响隧道屏障的高度,这意味着对于偏振方向的隧道电阻是不同的。物理学家还使用电压在两个偏振方向之间切换。为此,它们施加电压脉冲,它比隧道电流所需的电压强大,但持续低于毫秒。

“令人惊奇的是,不仅取决于极化方向的隧道结电阻的部件,而且通常仅取决于电极的磁化方向,即所谓的隧道磁阻,当逆转时变化铁电液的极性,“饮食店黑森州说,研究团队与马林阿列克斯一起领先。当电子在两个不同的铁磁系数之间隧道隧道时,始终出现这种隧道磁阻(TMR)。在这种情况下,两个铁磁电极通常磁化的两个铁磁电极较小 - 在这种情况下,在这种情况下,物理学家讨论正常的隧道磁阻。

多体材料三明治的图

多体式材料夹层的图:橙红色底座带有一层绿色的铁磁性Lantonan股骨锶(LSMO)。以上是隔离铁电铅锆钛矿(PZT)层。纳米冷凝器通过铁磁钴电极封闭。他们从相应的暗影面具上获得它们的形状。实际上,PZT层比LSMO层更薄;它厚厚的三纳米厚。Marin Alexe / MPI的微观结构物理学

哈尔的物理学家实际上观察到铁电PZT层中的两个电极化方向之一中的正常隧道磁阻。然而,在其他电极化方向的情况下,条件令人惊讶地逆转自己 - 现在存在倒tMR。隧道连接在两个铁磁体沿相反方向磁化时,电流具有很小的电阻。

除了对电阻的影响外,TMR还用作电子自旋过滤器。简单来说,旋转是电子纺丝的方向;它提供了每个电子都具有自己的磁性动量,这可能是一种方式,然后是另一个。在正常TMR的最简单情况下,仅当两个铁磁电极的磁化时,磁性动量在与两个铁磁电极的磁化的情况下,只有用于通过PZT层的磁性化。因此,电极化方向的变化会影响隧道电流的强度,并且还导致具有一定旋转的电子被滤出,“Marin Alexe解释。“我们可以通过用外部磁场改变两层铁磁层中的磁化来达到相同的效果,但这种方法使用更多的能量。”

用于电子旋转的隧道结的滤波器效果对电阻的影响以及电阻的影响是有趣的,因为总而言之,多体隧道连接可以采用四种不同尺寸的电阻:两个用于每个电极化方向,一个用于相同的磁化,一个用于相反的铁磁体的磁化。“这使我们能够在多体型隧道连接中存入三次信息而不是普通二进制磁存储,”玛林阿列德评论。这意味着可以大大减少磁随机存取存储器(MRAM)的尺寸。MRAMS提供了传统的电动rams的替代方案。当启动计算机时,它们会使从硬盘驱动器将数据加载到用户内存中,并且设备将在按钮上随时使用。

更好地理解为闪闪发光的方式铺平道路

“作为可以简单地切换和根据它们的旋转方向进行电子进行排序的过滤器,多体隧道交界处也可以在闪蒸机中找到使用,”Dietrich Hesse说。这可能是电子产品的未来发展,这就是为什么世界各地的物理学家正在研究其基本原则。SpintRonics使用电子的充电和旋转来处理具有较高密度的数据,而是在传统电子器件中可能的数据。

为了推动多体材料夹层作为旋转过滤器,物理学家首先努力理解PZT的电极化方向的变化如何影响磁隧道电阻。到目前为止,他们只知道在用正常隧道磁阻捆绑在手中的电偏振方向的情况下发生的细节。“我们无法准确地解释偏振方向逆转时倒隧道磁阻出现的原因,”评论饮食饮食馆。一种原因可以是PZT中铁磁性钴和邻接钛离子之间的相互作用。后者用偏振方向改变它们的位置。当它们更接近钴层时,他们会因为密集的互动而采用自己的磁性势头。这种磁性动量影响了隧道电子的旋转方向。

为了详细解释这一联系,饮食店黑森州和马林阿列德在研究所和哈勒大学的理论物理学询问。它们现在将根据PZT和钴之间的钛离子之间的相互作用来计算磁电耦合。然而,仍然需要饮食中的饮食饮食和Marin Alexe的团队在该计算和实验的结果之间提高更好的比较。他们目前正在尝试用与其他两层的规则一样常规的结构蒸汽的钴覆盖。“只有我们完全了解磁电耦合在多体隧道交叉点中的工作原理,我们也可以将其用于电子应用。”

图片:Marin Alexe / MPI的微观结构物理学

是第一个评论“研究人员发现磁电流的电气开关”

发表评论

电子邮件地址是可选的。如果提供的话,您的电子邮件不会发布或共享。