Antonia Rötger, Helmholtz Alman Tədqiqat Mərkəzləri Assosiasiyası tərəfindən

Stephanie Baum tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Şəkildə nümunəni həyəcanlandırmaq üçün istifadə edilən lazer şüası yolunun bir hissəsi olan lazer tezgahı göstərilir. Lazer şüası vakuum kamerasına qoşulmazdan əvvəl nümunədəki lazer ləkəsinin intensivliyi, polyarizasiyası və ölçüsü tənzimlənir. Müəllif: C. Schüßler-Langeheine / HZB

Spintronic cihazları əhəmiyyətli dərəcədə daha az enerji istehlakı ilə məlumatların emalına imkan verir. Onlar ferromaqnit və antiferromaqnit təbəqələri arasındakı qarşılıqlı təsirə əsaslanır. İndi Berlin Azadlıq Universiteti, HZB və Uppsala Universitetindən bir qrup qısa lazer impulsu sistemi həyəcanlandırdıqdan sonra maqnit sırasının necə dəyişdiyini hər təbəqə üçün ayrıca izləməyə müvəffəq olub. Tədqiqatçılar həmçinin oksid təbəqəsində antiferromaqnit sırasının itirilməsinin əsas səbəbini müəyyən edə biliblər: həyəcan ferromaqnit metalındakı isti elektronlardan antiferromaqnitdəki spinlərə ötürülür. Nəticələr Physical Review Letters jurnalında dərc olunub .

Ənənəvi mikroelektronika elektrik yüklərinin hərəkətini əhatə etsə də, spintronika elektron spinlərinə əsaslanır. Spinləri manipulyasiya etmək yüklü hissəcikləri daşımaqdan daha az enerji tələb edir. Nəticə etibarilə, spintronik komponentlər əhəmiyyətli enerji qənaəti və yüksək emal sürəti üçün potensial təklif edir.

Lakin gələcək tətbiqlər üçün terahers diapazonunda saat sürətləri tələb olunacaq ki, bu da bu gün hələ əldə edilə bilməz. Hazırkı spin əsaslı tətbiqlərin saat sürətləri yüz dəfəyə qədər aşağıdır. Spintronikanı inkişaf etdirmək üçün Transregio Əməkdaşlıq Tədqiqat Mərkəzi CRC/TRR 227-dəki böyük bir komanda atom qətnaməsində və ultra sürətli zaman şkalalarında bərk cisimlərdə spin dinamikasını araşdırır.

Maqnit nizamı əsasdır

Spintronik cihazların əsas xüsusiyyəti çox nazik ferromaqnit və antiferromaqnit təbəqələrinin kombinasiyasıdır. Ferromaqnit nazik təbəqələr maqnit sahəsi yaratsa da, antiferromaqnit nazik təbəqələr nizamlılıq nümayiş etdirir, lakin maqnitləşmə olmur. Antiferromaqnit nazik təbəqələr daha sürətli dinamikaya malikdir, maqnit sahələri yaratmır və daha geniş material seçiminə imkan verir. Lakin, makroskopik maqnit momentinin olmaması səbəbindən onları öyrənmək daha çətindir.

Cihazlarda bitişik ferromaqnit təbəqələrinin xüsusiyyətlərinə təsir göstərmək üçün tez-tez istifadə olunsa da, indiyə qədər bu cür ikiqat təbəqələrin ultra qısa zaman miqyasında ultra qısa lazer impulsuna necə reaksiya verdiyi barədə çox az şey məlum idi.

Komanda artıq antiferromaqnit-ferromaqnit ikiqatlı sistemdəki maqnit sırasının ultra yüksək sürətlə necə itirildiyini eksperimental olaraq müşahidə edib. Nümunə, gümüş kristal üzərinə çökdürülmüş və doqquz qat ferromaqnit dəmir (Fe) təbəqəsi ilə örtülmüş doqquz qat kobalt oksidindən (CoO) ibarət olduqca nazik bir antiferromaqnit təbəqəsindən ibarət idi.BESSY II-də femtoslama müəssisəsinin görünüşü. Ölçmələr burada aparılıb. Müəllif: C. Schüßler-Langeheine / HZB

Metod: BESSY II-də femtoslicing

BESSY II rentgen mənbəyində stroboskopik nasos-zond təcrübələri ultra qısa yumşaq rentgen və lazer impulsları istifadə edilərək aparıla bilər. Bu prosesdə nümunə əvvəlcə həyəcanlanır və sonra onun reaksiyası ölçülür. Femtoslikasiya kimi tanınan bu üsul, həyəcandan çox qısa müddət sonra, femtosaniyələr diapazonunda maqnit vəziyyətinin əsl görüntülərinin çəkilməsinə imkan verir. Dairəvi və xətti polyarlaşdırılmış yumşaq rentgen şüalarının əks olunan intensivliyinin ölçüldüyü rentgen maqnit dikroizmindən istifadə etməklə hər iki təbəqənin reaksiyası dəqiq şəkildə ayrıla bilər.

Nümunəyə 800 nanometr dalğa uzunluğunda lazer impulsu vurulduqdan sonra hər iki orderin təxminən 300 femtosaniyə (1 femtosaniyə = 10−15 saniyə) ^ərzində demək olar ki, eyni vaxtda çökdüyü aşkar edilmişdir .

Tədqiqata rəhbərlik edən Volfqanq Kuç deyir: “Bu, təəccüblüdür, çünki CoO bu dalğa uzunluğunda şəffafdır və buna görə də lazer impulsunu birbaşa udmur. Beləliklə, Fe təbəqəsindən CoO təbəqəsinə həyəcan ötürülməsi CoO-da antiferromaqnit nizamının ultra sürətli itkisi üçün dominant mexanizmdir”.

Nəzəri hesablamalar göstərir ki, yalnız dəmirdəki həyəcanlanmış elektronlardan iki təbəqə arasındakı sərhəd vasitəsilə kobalt oksidinin spin sisteminə birbaşa enerji ötürülməsi ultrasürətli zaman şkalasında eksperimental nəticələri izah edə bilər. Bu, ən sürətli spintronik tətbiqlərdə istifadə üçün antiferromaqnit-ferromaqnit laylı sistemlərin hazırlanması üçün vacibdir. Model eksperimental məlumatlara çox yaxşı uyğun gəlir.

Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklərdən xəbərdar olun .

BESSY II-nin rentgen spektroskopiyası üzrə mütəxəssisi Kristian Şusler-Langeheine deyir: “Bu iş, BESSY II-də daha çox aydınlıq əldə etmək üçün eksperimental metodlarımızı necə davamlı olaraq inkişaf etdirdiyimizi nümayiş etdirir. Burada istifadə edilən ölçmə metodu 23 il əvvəl BESSY II-də aparılan işə əsaslanır. O dövrdə, CoO-da tapılan kimi müəyyən antiferromaqnit nizam növlərinin rentgen əks etdirmə ölçmələrindən istifadə edərək böyük həssaslıqla necə araşdırıla biləcəyi nümayiş etdirildi .

“Bunun üzərində dayanaraq, biz bütün bir antiferromaqnit sinfində ultrasürətli spin daşınmasını araşdıra bilirik. Son illərdə Dilimləmə Müəssisəsi ultrasürətli antiferromaqnit dinamikası ilə bağlı bir çox qabaqcıl tədqiqatlar aparıb. Bu yeni tədqiqat ikiqat təbəqələrdə ultrasürətli spin dinamikası haqqında anlayışımızı əhəmiyyətli dərəcədə dərinləşdirib”, – deyə Şüssler-Langeheine bildirib.

Nəşr detalları

Chowdhury S. Awsaf və digərləri, Fe/CoO ikiqat təbəqələrində ultrasürətli Ferromaqnit-Antiferromaqnit nizam dinamikasının element-selektiv zondlanması, Fiziki icmal məktubları (2026). DOI: 10.1103/gcwk-tsj5

Jurnal məlumatları: Fiziki icmal məktubları