反铁磁材料迈向商业应用的巨大步伐

对大数据和人工智能的高吞吐量智能计算范式的追求以及不断增长的数字信息量，导致对高速，低功耗的下一代电子设备的需求日益增加。一类磁性材料“反铁磁”(AFM)的“被遗忘”世界在未来的电子设备开发中提供了希望，并补充了当今基于铁磁的自旋电子技术(图1)。

基于AFM的功能自旋电子器件开发面临的巨大挑战是高速电操纵(记录)，检测(检索)以及确保所记录信息的稳定性-所有这些都是在半导体行业友好的材料系统中进行的。

东北大学，新南威尔士大学(澳大利亚)，苏黎世联邦理工学院(瑞士)和钻石光源(英国)的研究人员成功地证明了电流感应的多晶金属反铁磁异质结构具有很高的热稳定性。既定的发现显示了信息存储和处理技术的潜力。

该研究小组使用了基于Mn的金属AFM(PtMn)/重金属(HM)异质结构，因为它具有显着的反铁磁各向异性以及与PtMn硅基电子器件的兼容性，因此具有吸引力(图2(a))。通过HM层的自旋轨道相互作用获得了电阻状态(1或0)的电记录;相邻HM中的充电电流导致作用在AFM上的自旋轨道转矩，导致电阻值的变化下降到微秒级(图2(b))。

该研究的通讯作者Samik DuttaGupta说：“有趣的是，开关程度可以通过HM层中的电流强度来控制，并显示出长期的数据保留能力。”(图2(c))。“通过电学测量获得的实验结果得到了磁性X射线成像的补充，有助于阐明位于纳米级AFM域内的开关动力学的可逆性。” (图2(d)，(e))。

结果首次证明了在金属反铁磁自旋电子学领域中，电流感应式将行业兼容的AFM转换为微秒制。这些发现有望为研究提供新的途径，并鼓励进一步研究以金属原子力显微镜为信息存储和处理技术实现功能性设备。

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