Японським вченим вдалося інжектувати спиновый струм в магнітний матеріал з допомогою акустичної спінової накачування

Спінтроніка — багатообіцяючий напрямок в мікроелектроніці. У той час як звичайна електроніка використовує заряд електрона, спінтроніка, як випливає з назви, базується на іншому його властивості — спині. В якості основних переваг спінтроніки зазвичай називають менше енергоспоживання, можливість збільшення щільності логічних елементів і більш високу швидкість обробки даних.

Схема спостереження спінового ефекту Зеєбека: а) стандартна схема, б) схема, запропонована авторами роботи для демонстрації ролі фононів. (Ілюстрація авторів дослідження.)

Одним із способів генерації спінового струму є так званий спиновый ефект Зеєбека. До підкладці з феромагнетика (ФМ) прикріплюють парамагнитную пластинку (ПМ) і створюють у підкладці градієнт температур. Це індукує у феромагнетику спиновый потенціал (аналог звичайного електричного потенціалу), і в парамагнетик инжектируется спиновый струм.

Було виявлено, що спиновый потенціал в феромагнітному підкладці виникає на досить великих відстанях — близько міліметра, що не відповідало існуючим уявленням, згідно з якими він повинен зникати вже на масштабах порядку спінової довжини дифузії, рівної в металах всього декількох сотень нанометрів.

Кенічі Учіда (Kenichi Uchida), аспірант Університету Тохоку (Японія), і професор Еиджи Сайто (Eiji Saitoh) виявили, що так несподівано велика довжина дії потенціалу виникає з-за акустичних коливань — фононів. Для того щоб переконатися в цьому, вчені модифікували схему експерименту наступним чином: вони помістили подвійний шар ФМ/ПМ (Ni81Fe19/Pt) на непроводящую сапфірову підкладку, в якій створювали градієнт температур. Оскільки в підкладці немає вільних носіїв ні заряду, ні спина, то, якщо в шарі виникає спиновый струм, це може бути тільки за фононів: лише вони здатні поширюватися в підкладці. Виявилося, що спиновый струм дійсно генерується — а значить, його причиною є акустичні коливання.

Більш того, вченим вдалося порушити спиновый струм у зразку, використовуючи безпосередньо акустичні хвилі. Це відкриває можливість для створення «акустичної» спінтроніки, де для генерації спінового струму будуть використовуватися фонони.

Спостереження генерації спінового струму акустичними хвилями (ілюстрація авторів роботи).

Підготовлено за матеріалами PhysOrg і arXiv.

Залишити відповідь

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