Une équipe de recherche dirigée par le professeur Shao Dingfu à l'Institut de physique solide, les Instituts Hefei des sciences physiques de l'Académie chinoise des sciences, a dévoilé un nouveau mécanisme pour réaliser une forte polarisation de spin à l'aide d'interfaces métalliques antiferromagnétiques.
Leurs résultats, publiés dans Newton Récemment, proposez un troisième prototype de jonction tunnel antiferromagnétique (AFMTJ), ouvrant la voie à des dispositifs spinstronic plus rapides et plus denses.
Comme l'électronique exige une taille plus petite, une vitesse plus élevée et une consommation d'énergie plus faible, les spintroniques, utilisant à la fois la charge électronique et le rotation – offrent une alternative forte aux appareils traditionnels. Les jonctions de tunnel magnétique (MTJ), une technologie de spintronique clé, sont déjà utilisées dans le stockage de données mais les limites du visage en raison de vitesses de réponse lente et de champs magnétiques indésirables de leurs parties ferromagnétiques.
Les matériaux antiferromagnétiques (AFM) évitent ces problèmes. Ils n'ont pas de magnétisme net, pas de champs errants et de réponses de spin beaucoup plus rapides, ce qui les rend idéales pour les futurs appareils. Cependant, les jonctions de tunnel AFM actuelles dépendent de propriétés en vrac spécifiques, ce qui limite considérablement les options de matériau.
Dans cette recherche, l'équipe a relevé ce défi en passant à se concentrer sur les effets d'interface, qui ont souvent été sous-estimés. Ils ont découvert qu'en supprimant les effets en vrac, certains matériaux AFM – en particulier les antiferromagnets de type A – peuvent présenter une forte polarisation de spin à des interfaces lisses et stables, même si le matériau lui-même manque d'états de split en vrac.
En utilisant la modélisation des premiers principes, l'équipe a conçu un nouvel AFMTJ composé d'un métal AFM de type A bidimensionnel (Fe₄gete₂) et d'une barrière BN isolante. Malgré la nature du spin-dégénéré de la structure de la bande de Fe₄gete₂, des courants polarisés en spin ont émergé en raison d'effets induits par l'interface. Ces courants sont restés robustes, quelle que soit l'épaisseur ou la parité de la couche de l'électrode, confirmant l'origine de leur interface.
Surtout, la jonction présentait une magnétorésistance tunnel (TMR) de près de 100% – sur les conceptions conventionnelles – en changeant l'orientation relative des moments magnétiques interfaciaux. Cette approche élargit la gamme de matériaux adaptés aux appareils spinstronic, d'autant plus que de nombreux matériaux AFM peuvent être cultivés avec un empilement de type A en réglant les directions de croissance.
Commentant le travail, le professeur Jose Lado (Université Aalto) et le professeur Saroj P. Dash (Chalmers University of Technology) ont écrit dans une Newton Commentaire: «Les interfaces non rémunérées dans les antiferromagnets apportent de nouvelles opportunités pour les hétérostructures de van der Waals», faisant l'éloge de la percée conceptuelle de l'étude et de l'importance pratique.
Cette recherche remet en question non seulement la croyance à long terme que les effets en vrac sont essentiels pour les applications Spintronic AFM, mais jette également une base pour les appareils à haute performance et conçus par interface à l'ère post-oore.
