鉑金和鈦鐵石榴石基結構產生新的磁阻效應

顯示 YIG/NiO/YIG/Pt 異質結構和 MNSMR 效應的數字。

近年來，世界各地的幾個研究小組一直在嘗試開發一種新型的設備，稱為自旋電子或自旋傳輸電子器件。這些器件可以在某些材料中使用電子自旋對數據進行編碼、存儲、處理和傳輸。

自旋電子學的操作依賴於磁傳輸效應，如巨型磁阻（GMR） 和隧道磁輻射 （TMR），它們能夠以磁場的形式通過給定材料傳輸電子。自旋電子器件通常由兩個導電鐵磁層組成，由非磁性金屬層（即自旋閥）或絕緣層（即磁隧道結）隔開。

磁傳輸效應發生在器件的自旋閥和磁隧道結中，當兩個磁層平行時，磁傳輸效應產生相對較低的電阻，當磁層不平行時，電阻比較低。這些影響對於許多當代存儲設備（包括硬碟驅動器和磁隨機存查存儲器 （MRAM））的功能至關重要。

中國科學院北京分院的研究人員最近進行了一項研究，研究由兩層鉑金層、一個磁結和兩個絕緣磁鐵石榴石（YIG）層（由反鐵磁氧化鎳層分離）製成的自旋電子器件的磁阻。他們的論文發表在《自然電子》雜誌上，概述了這個系統中產生的磁阻效應，這種效應可以用於開發新的自旋電子器件。

研究人員在論文中寫道："我們報告，在沉積在磁石結的鉑金層中產生磁阻效應，該結物由兩個由反鐵磁氧化鎳隔流層隔開的絕緣磁鐵石榴石（YIG）層組成。

從本質上講，研究人員發現，其系統中鉑層的電阻取決於它直接接觸的 YIG 層的磁化，這種效應稱為自旋霍爾磁阻。但是，這也取決於與它相鄰的 YIG 在交界處的磁化。

研究人員在論文中寫道："當兩個 YIG 層是反平行層時，鉑層的電阻比平行層高。"我們將此行為分配給磁力非局部旋轉霍爾磁力，其中旋轉攜帶磁體在交匯點上傳播會影響金屬界面上的自旋積累，從而調節旋轉霍爾磁感。

這個研究小組所推出的新穎的磁阻效應對於自旋電子器件的發展非常有價值。事實上，它能夠製造具有類似於TMR和GMR效應的系統的功能的設備，但其中自旋傳輸特性由全絕緣磁農結控制。這種獨特的質量最終將使設備擺脫焦耳加熱效果。

焦耳加熱是當通過導電材料的電流產生熱量，影響設備的整體能源效率時發生的一個過程。因此，不受焦耳加熱效應影響的設備可以比受其影響的設備實現更高的能效。