Une percée dans la «couche morte» de l'antiferromagnétique


Depuis le début des années 1930, lorsque Louis Néel a trouvé l'anomalie selon laquelle certains matériaux contenant des éléments magnétiques et montrant une rémanence à zéro à toutes les températures ne suivaient pas la loi de Curie paramagnétique, la susceptibilité constante à basse température derrière ce phénomène appelé antiferromagnétique (AFM) A attiré d'énormes efforts et a trouvé de nombreuses applications, en particulier dans le domaine des unités de mémoire informatique améliorées.

Les antiferromagnétiques synthétiques (S-AFM) sont des antiferromagnétiques construits avec des couches ferromagnétiques (FM) intercalées périodiquement avec des entretoises métalliques ou isolantes où l'aimantation des couches FM adjacentes alterne en raison de l'accouplement interférentiel antiferromagnétique (AF) (IEC).

Les S-AFM composés de métaux de transition et d'alliages ont été bien développés, mais la commutation magnétique résolue par couche dans les S-AFM avec des multicouches d'oxyde corrélées est rarement observée. Pendant ce temps, les S-AFM avec des oxydes corrélés ont été difficiles en partie en raison du ferromagnétisme nettement dégradé de la couche magnétique à des épaisseurs nanométriques. Et cet effet "couche morte" peut être l'un des principaux obstacles au développement des S-AFM tout-oxyde.

Prof. Le groupe WU Wenbin de l'Université des sciences et de la technologie de Chine de l'Académie chinoise des sciences a fait une percée pour résoudre le problème de l'effet «couche morte». Les résultats ont été publiés dans Science .

Ils ont construit des S-AFM utilisant La2 / 3Ca1 / 3MnO3 (LCMO) comme couches magnétiques, CaRu1 / 2Ti1 / 2O3 (CRTO) en tant que couches d'entretoise, et NdGaO3 orienté (ONG) orienté (ONG) comme substrat (001). La commutation magnétique résolue par la couche a conduit à des boucles d'hystérésis steplike pointues avec des plateaux d'aimantation en fonction du nombre de répétitions des bicouches empilables. Les configurations d'aimantation peuvent être commutées à des champs modérés de centaines d'autres.

L'une des principales propriétés magnétiques de l'AF-CEI dans les multicouches LCMO / CRTO est qu'un TC de 182 K est grandement amélioré par rapport au film LCMO simple mais inférieur à la comparaison correspondante LCMO / CRO superlattice SL (TC ~ 265 K). En outre, le superlattice LCMO / CRTO (SL) a montré une diminution des moments à 140 K, les chercheurs ont estimé qu'une telle baisse par rapport à la LCMO / CRO SL dans l'aimantation est reconnue comme une signature de l'AF-CEI entre les couches FM LCMO à travers le Espaceurs CRTO.

Pour démontrer directement l'AF-CEI dans ces SL, ils ont également effectué des mesures de réflexion à neutrons polarisés (PNR) sur LCMO / CRTO SL, [2.8/1.2] 10. Dans un champ faible de 30 Oe, les neutrons polarisés spin-up (R +) et spin-down (R-) montrent des réflexions à QZ = 0,78 nm-1, laissant une périodicité de deux fois l'épaisseur bicouche (8 nm). Une telle périodicité magnétique signifie l'AF-CEI dans le SL. Cependant, dans un domaine élevé de 5000 Oe, ces réflexions sont totalement supprimées et de nouvelles apparaissent exactement au pic de Bragg structurel à QZ = 1,57 nm-1, ce qui indique la transition des alignements magnétiques antiparallèles à parallèles de toutes les couches de LCMO.

En résumé, les chercheurs ont démontré une AF-CEI avec une commutation magnétique résolue par couche pour les LCMO / CRTO SL. Et ils ont constaté que l'AF-IEC est réglable par le niveau Ti-doping de l'espaceur CRTO et les orientations de croissance. Le système qu'ils ont développé dans cet article peut également être étendu à d'autres applications possibles, telles que les applications biotechnologiques et les applications spintroniques.

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