物理学院陆成亮教授团队在反铁磁电子学领域取得进展
发布时间:2019.05.27

来源:物理学院 编辑:张雯怡 浏览次数:

  新闻网讯(通讯员 刘欢)5月23日,物理学院量子材料团队在《自然•通讯》(Nature Communications)上发表了题为《倾斜反铁磁Sr2IrO4中巨大的各向异性磁电阻和非易失性存储效应》(Giant anisotropic magnetoresistance and nonvolatile memory in canted antiferromagnet Sr2IrO4)的研究论文。陆成亮教授和东南大学董帅教授为共同通讯作者,物理学院2016级博士生王好文为论文第一作者。


  近现代科学与技术完美结合的典型实例当属巨磁电阻效应 (GMR) 在信息存储上的应用。这一应用极大提升了人们的生活水平和幸福指数,而巨磁阻效应的发现者也获得了2007年诺贝尔物理奖。随着社会的进步和科技的发展,人们对信息科学提出了更为迫切的需求,例如更快写入/读取速度、更高的容量等。


  基于此,传统的以铁磁材料为核心的自旋电子学器件体现出了明显局限性。在这一大背景下,反铁磁电子学(Antiferromagnetronics)应运而生。从信息存储和处理的角度来说,反铁磁体至少有四大独特魅力。第一,高度的稳定性:反铁磁体不表现出宏观磁矩,因而对外界扰动不敏感;第二,适用于高密度信息存储:反铁磁中自旋反平行,没有杂散场,因而信息存储单元可以非常小;第三,快速信息处理:反铁磁体中的自旋动力学响应在THz范畴,远高于铁磁体中的响应频率(~GHz范畴);第四,反铁磁体在自然界中有着更为广泛的分布,而且自旋构型非常多样化。当前,在反铁磁序的操控上,学界已经可以通过多种方式来实现。在信息读取上,主要的方式则是通过各向异性磁电阻效应(AMR),其物理学基础是利用磁晶的各向异性能。然而,目前实验上观测到的AMR效应大多很弱(<1%),这也成为该研究领域的一个热点问题。


  围绕这一关键科学问题,陆成亮教授课题组和国内外部分联合课题组合作,深入研究了Sr2IrO4单晶中的各向异性磁电阻效应。通过实验测量,团队成员观测到晶体中的AMR数值可以高达160%,其来源于类GMR效应和磁晶各向异性能的共同作用(双机制复合)。与此同时,他们还利用微量Ga替代其中的Ir,观测到了零磁场下的非挥发性记忆效应,并通过原位加磁场的方式引导记忆阻态之间的相互转换。


  论文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-019-10299-6.

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