日本東京大學近日宣布,發(fā)現(xiàn)了一種顯示出*的巨大自發(fā)性反常霍爾效應的反鐵磁性物質。有望以此開發(fā)出能以很小的電流產生巨大的電動勢、抑制發(fā)熱的新一代反鐵磁性存儲材料。
研究小組2015年于全球*發(fā)現(xiàn)了自發(fā)性地顯示出巨大反;魻栃姆磋F磁性物質“Mn3Sn”。此次,通過對相關物質進行一系列的探索,發(fā)現(xiàn)把Sn換成Ge的錳鍺化合物“Mn3Ge”在5K低溫下顯示出400Ω-1cm-1的霍爾傳導率,這是Mn3Sn顯示出的*大值的4倍以上。
Mn3Ge具有被稱作“Kagome格子”的晶體構造,錳原子及其自旋原子配置在等邊三角形的頂點位置。此時,如果相鄰的自旋電子指向相反方向、效果相互抵消的力(反鐵磁相互作用)發(fā)揮作用,三角形的三個頂點之間就會在力量上勢均力敵,*后會以相互傾斜120度的狀態(tài)穩(wěn)定下來。
研究發(fā)現(xiàn),從外部對這種狀態(tài)施加磁場時,每個錳元素發(fā)生了數毫μB的磁化。雖然這種磁化非常小,只有普通鐵磁體的千分之一左右,但在幾百高斯的較小磁場作用下發(fā)生了反磁化,霍爾電壓符號也隨之發(fā)生反轉。研究小組此次還發(fā)現(xiàn),Mn3Ge的這種自發(fā)性反常霍爾效應可在-270℃至其尼爾點(反鐵磁性轉變?yōu)轫槾判缘臏囟龋,也就?/span>120℃之間的廣泛溫度范圍內出現(xiàn)。
以往的鐵磁性體材料存儲元件會受到漏磁場的影響,如果使用反鐵磁性體,可使自旋電子一致朝著相反方向,自旋電子總體上幾乎不會產生漏磁場,因此可以實現(xiàn)高集成化。而且,反鐵磁性體一般還能顯示出速度比鐵磁性體快3位數以上的工作性能。另外,還能以比較簡單的方法進行物質合成,用克拉克值高、廉價且沒有毒性的元素構成,因此是一種具備出色特性的實用材料。今后,以實用化為目標的研發(fā)有望取得進展。
此次的研究成果預定于2016年6月9日刊登在美國科學期刊《Physical
Review Applied》網絡版上。