10.05.2009
G. V. Astakhov et al. Nonthermal Photocoercivity Effect in a Low-Doped (Ga,Mn)As Ferromagnetic Semiconductor. Phys. Rev. Lett. 102, 187401 (2009).
На рисунке: Переключающиеся биты. Слабый сфокусированный пучок света может «записывать» и «считывать» нули и единицы на тонком кристалле магнитного полупроводника. Такой байт (8 бит) длиной в сто микрон может задавать последовательности бинарных нулей (00000000), которые меняются в последовательности с единицами - 01110100, 00100100 и 11101110.
Ученые продолжают активно заниматься усовершенствованием магнитной памяти. Свой вариант такой разработки предлагают немецкие и российские ученые (Университет Вюрцбурга в Германии и Физико-Технический Институт имени А. Ф. Иоффе в Санкт-Петербурге). Они показали, что даже слабый луч света может переключать намагниченность в магнитном полупроводнике. Несмотря на то, что явный эффект наблюдается только при низких температурах, исследователи считают, что открытие в будущем поможет усовершенствовать магнитную память.
Магнитооптическими явлениями ученые занимаются давно. В частности, при воздействии света в ферромагнетиках может изменяться направление намагниченности. Однако до сих пор экспериментаторы наблюдали это явление только при использовании очень яркого света. В новом исследовании ученые под руководством Лоренса Моленкампа (Laurens Molenkamp) вырастили тонкий кристаллический слой полупроводника арсенида галлия, заменив один процент атомов галлия на магнитные атомы марганца. При температуре ниже 25 градусов Kельвина этот слой превращается в ферромагнетик: магнитные моменты разных атомов марганца направлены вниз или вверх перпендикулярно поверхности образца. Намагниченность сохраняется, даже при наложении противоположно направленного магнитного поля, не превышающего коэрцитивного порога.
Когда ученые направляли на пленку свет от обычного красного лазера, то намагниченность освещенной области изменяла направление на противоположное. При этом свет не влиял на величину намагниченности, как обнаружили ученые, а уменьшал напряженность поля, необходимого для ее переключения.
Логично объяснить это явление тем, что свет просто нагревает пленку, которая уменьшает коэрцитивное поле. Чтобы проверить эту гипотезу, ученые изменяли размеры намагниченного пятна, которое освещалось продолжительное время. Ее не удалось подтвердить. Тепловая диффузия нарастает намного быстрее, объясняет Георгий Астахов, участник исследования. Видимо, электроны, освобождаемые светом (а также «дырки», которые они оставляют) напрямую влияют на намагниченность. Этих переносчиков заряда быстро «ловят» области с высокой или низкой концентрацией марганца. «Пойманные» заряды способствуют беспрепятственному движению «доменных стенок», которые разделяют области с противоположной намагниченностью. Видимо они устраняют локальные дефекты, которые сдерживали бы это движение. Если доменная стенка может двигаться без препятствий, то область с намагниченностью, направленной вверх, быстрее охватывает соседние области с противоположно направленной намагниченностью.
Свое мнение об исследовании ученых высказал Тео Рейзинг (Theo Rasing) из Голландии (Radboud University in Nijmegen). Он считает, что необходимо проводить дальнейшие исследования, чтобы подтвердить это «нетепловое» объяснение явления, и эксперименты с разными образцами. По его мнению, так как тусклый свет воздействует на образец длительное время, то энергия, требуемая для переключения намагниченности, мало отличается от той, что использовалась в других экспериментах с очень яркими и короткими световыми импульсами. Тем не менее, он согласен с тем, что открытие нетепловых изменений намагниченности, вызванных слабым лучом света, дополняет исследования магнитооптических эффектов и вдохновит других ученых на новые эксперименты в этой области.
http://focus.aps.org/story/v23/st15
