02.12.2008
J.-H. Chung, S.J. Chung, S. Lee, B.J. Kirby, J.A. Borchers, Y.J. Cho, X.Liu and J.K. Furdyna, Carrier-mediated antiferromagnetic interlayer exchange coupling in diluted magnetic semiconductor multilayers Ga1-xMnxAs/GaAs:Be. Physical Review Letters, to be published
На рисунке: Ученые из NIST подтвердили, что в структуре, состоящей из тонких магнитных слоев (красного цвета) полупроводника, разделенных немагнитным слоем (голубого цвета) может наблюдаться «антиферромагнитное упорядочение».
Впервые ученым наблюдали уникальные магнитные свойства у полупроводников, а именно, у «сэндвича» из двух магнитных полупроводников, разделенных немагнитной прослойкой.
Исследователи из Корейского университета, Университета Нотр-Дама и Центра нейтронных исследований Национального института стандартов и технологий (the NIST Center for Neutron Research) проанализировали свойства «сэндвича» из известного магнитного полупроводника - арсенида галлия (GaAs) с примесью магнитных атомов марганца, замещающих атомы галлия. Теоретики предсказывали, что в тонких пленках этого материала, разделенных немагнитной прослойкой с определенными электрическими свойствами и выбранной толщиной, может наблюдаться антиферромагнитное упорядочение. При этом соседние магнитные слои намагничиваются в противоположных направлениях. Ученые исследовали свойства «сэндвича» с помощью нейтронной поляризационной рефлектометрии, облучая слои пучком нейтронов. Магнитные нейтроны легко проникают через полупроводниковую структуру, а отраженные нейтроны несут в себе сведения о магнитных свойствах каждого слоя. Эксперименты ученых доказали, что в GaMnAs при низких температурах и небольших магнитных полях наблюдается антипараллельная ориентация соседних слоев, то есть антиферромагнитное упорядочение. При увеличении магнитного поля намагниченность резко изменяется – у всех слоев она направлена в одну сторону. Таким образом, изменяя магнитное поле, можно переключать намагниченность одного из слоев на «+» или «-». Это не что иное, как простейшая логическая схема для приборов спинтроники, в которой используется не только заряд, но и спин электрона.
Обнаруженное свойство магнитных полупроводников позволит создать новые приборы, которые окажутся не только миниатюрнее современных гаджетов, но и эффективнее. Однако пока уникальные свойства в мультислоях наблюдаются только при низких температурах (около 30 Kельвинов или минус 243 градуса Цельсия). Тем не менее, ученые считают, что полученные результаты подтолкнут теоретиков к новым исследованиям в этой области.
Современные магнитные накопители информации с успехом используются в разных приборах – от жестких дисков компьютеров до MP3-плейеров. Но их работа основана на магнитных свойствах металлов. Такие жесткие диски только хранят информацию, а для ее обработки приходится использовать магнитные считывающие/записывающие головки и полупроводниковые устройства, что замедляет работу компьютеров.
Открытие антиферромагнитного упорядочения в металлах было отмечено в Нобелевской премии по физике 2007 года, но только теперь похожие свойства наблюдали у полупроводников.
http://www.nist.gov/public_affairs/techbeat/tb2008_1125.htm#magnetic
