安徽大学在反铁磁多层膜全电调控及二维磁性材料动力学领域获系列进展

在材料科学与自旋电子学的交汇领域，反铁磁多层膜的研究一直备受关注。近期，安徽大学王守国教授团队在反铁磁多层膜全电学调控及二维磁性材料动力学领域获系列进展，相关成果以“外延应力下超薄反铁磁多层膜中垂直交换偏置的全电学调控”和“范德瓦尔斯铁磁材料Fe3GeTe2中的电流诱导磁畴壁移动”为题，在国际期刊《自然通讯》上发表。这些成果不仅为理解材料磁学性质提供了新的视角，也为开发新型磁存储和逻辑器件提供了可能。 传统的磁存储和逻辑器件往往依赖于外磁场来实现对磁性材料的调控，这会很大程度上限制设备的集成度和能效，并且还会增加操作的复杂性。因此，长久以来科学家一直在寻找一种新的更加便捷、高效的调控手段。而此次，王守国教授团队在“外延应力下超薄反铁磁多层膜中垂直交换偏置的全电学调控”的研究中，成功实现了对反铁磁多层膜的全电学调控，为这一难题提供了解决方案。 根据安徽大学发布的相关报道，该研究中，团队利用超高真空分子束外延系统成功制备了具有垂直磁各向异性的单晶外延Pt/Co/IrMn3多层膜，该体系在反铁磁IrMn层厚度仅为2nm时仍具有较强的室温交换偏置效应(偏置场高达436 Oe)。 更重要的一点是，团队通过多种晶体结构表征技术手段并结合微磁学模拟揭示了单晶IrMn层中外延应力的各向异性是在室温下形成较强交换偏置效应的主要原因，并以此为基础进一步优化样品结构，实现了垂直交换偏置效应的全电学调控。这不仅提高了调控的效率和精度，也为开发高密度、高速度及高能效的新型磁存储和逻辑器件提供了可能。 此外，团队在二维磁性材料动力学的研究中，也获得了重要的突破。 范德瓦尔斯材料因其独特的层状结构和长程磁有序性，成为了下一代功能器件极具竞争力的平台。然而，这些材料体系中拓扑纳米磁结构的动力学行为机理仍有待研究。王守国教授团队通过电流诱导的方式，成功实现了Fe3GeTe2中磁畴壁的移动。这一发现不仅揭示了二维材料中磁畴壁运动的新机制，也为开发基于二维材料的磁存储和逻辑器件提供了新思路。 总得来说，该系列成果对于材料科学和自旋电子学领域的发展有着重要的意义，随着研究的深入和技术的发展，我们有理由相信，未来的磁存储和逻辑器件将会更加高效、可靠和智能。本文参考资料来源：安徽大学