Проектування структур спінових

При проектуванні мостів і сталевих конструкцій наука про механічних навантаженнях є наріжним каменем усіх інженерних розрахунків. При вивченні тонких плівок кристалів механічні напруги, які виникають при эпитаксиальном зростанні, настільки ж важливі: вони призводять до виникнення сегнетоелектрики, придушення магнетизму, зміни рухливості носіїв зарядів у напівпровідниках та інших незвичайних явищ.

Технологія виготовлення матеріалів із заданими властивостями отримує потужний інструмент проектування за рахунок створення механічних деформацій (strain engineering). У недавній роботі, опублікованій в Nature Materials, та ж стратегія використовується для дизайну спінових структур в магнітному кристалі і налаштування за допомогою них роботи пристроїв спінтроніки та магноники [1].

Різні фази, що реалізуються в плівках фериту вісмуту, вирощених на підкладках з орієнтацією (001) із матеріалів: (LaAlO3)0.3-(Sr2AlTaO6)0.7 (LSAT); SrTiO3 (STO); NdScO3 (NSO); PrScO3 (PSO); DyScO3 (DSO), GdScO3 (GSO), SmScO3 (SSO).
Зеленими стрілками показано напрям вектора антиферомагнетизму в фериті вісмуту.

Класичним прикладом просторово модульованої спінової структури є спінова циклоида в антиферомагнетику фериті вісмуту, про що неодноразово писалося у Перст [2, 3]. Саме наявність спінової циклоїди довгий час не дозволяв виявити передбачаються симметрийным аналізом кристала фериту вісмуту лінійний магнітоелектричних ефект і слабкий феромагнетизм, що змушувало шукати різні способи придушення циклоїди [3]. Одним з таких способів як раз і може бути використання механічних напружень в епітаксійних плівках: при критичних величинах стиснення або розтягування плівка фериту вісмуту переходить, відповідно, в легкоплоскостное або в легкоосное однорідні магнітні стану (див. рис.). При цьому, як показали вимірювання мессбауровских спектрів, розподіл спінів в циклоїді, а також орієнтація площини циклоїди щодо кристалографічних осей залежить від величини і знака механічного напруги [1].

В дусі афоризму “хто нам заважає, той нам допоможе” автори роботи [1] використовують спиновую циклоїди і залежність її форми і орієнтації від деформації для того, щоб регулювати величину обмінної взаємодії з феромагнітним шаром, обложеним на ферит вісмуту (що проявляється у зміні магнітоопору даної структури), а також для налаштування спектрів магнонных мод в плівці антиферомагнетику. Це відкриває нові перспективи для створення на основі фериту вісмуту пристроїв спінової електроніки та магноники.

1. D. Sando et al., Nature Mat. DOI: 10.1038/NMAT3629 (28 April 2013)

2. ПерсТ 20, вип. 3 (2013).

3. ПерсТ 16, вип. 15/16 (2009).

4. А. М. Кадомцева та ін., Письма в ЖЭТФ 79, 705 (2004).

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *