Четене на магнитни skyrmions електрическо съпротивление промяна поради магнитни
Четене на магнитни скирмиони
Промяна в електрическото съпротивление поради магнитни вихрови структури
В момента най-малките магнитни вихри - така наречените skyrmions - се обсъждат като обещаващи кандидати за битове в бъдещи здрави и компактни носители за съхранение на данни.
Такива екзотични магнитни структури могат да бъдат открити през последните няколко години в университета в Хамбург в свръхтънки магнитни слоеве и многослойни системи, тъй като те вече се използват в глави за четене/запис на твърди дискове и в магнитни сензори. За да се четат skyrmions обаче, преди това е бил необходим друг магнит.
Сега изследователи от университета в Хамбург и от Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) са показали, че по принцип е много по-лесно да се открият небесните мигове, тъй като електрическото съпротивление се променя драстично в магнитните вихрови структури. За бъдещи концепции за съхранение на данни това обещава значително опростяване на производството и приложението.
Стабилните вихри в магнитни материали (вж. Фигурата) бяха предсказани преди повече от 25 години, но можеха да бъдат доказани експериментално само преди няколко години. Откриването на такива скирмиони в тънки магнитни слоеве и многослойни, които вече се използват в много технологични приложения днес, и възможността за преместване на тези скирмиони с дори ниска плътност на електрическия ток, отвори перспективата за използването им като битове в нови видове съхранение на данни.
Фирма за статията
Теми в статията
Досега отделни магнитни вихри са били открити или чрез електронна микроскопия, или чрез измерване на промяната в съпротивлението в тунелен контакт с магнитна сонда. Учените от университета в Хамбург вече успяха да демонстрират с помощта на сканиращ тунелен микроскоп, че съпротивлението също се променя, когато за измерване се използва немагнитен метал.
„В нашия експеримент можем да преместваме метален връх върху повърхност с атомна точност и по този начин да измерваме съпротивлението на скирмион в различни позиции“, казва Кристиан Ханекен, докторант в групата на проф. Роланд Визендангер. Това позволява да се установи зависимото от местоположението изменение на съпротивлението в магнитния вихър. „Наблюдаваната промяна в съпротивлението може да бъде до 100 процента и по този начин позволява лесно откриване на скирмиони“, както казва д-р. Кирстен фон Бергман обяснява.
Заедно с физиците теоретици от университета в Кил, изследователите са успели да обяснят, че промяната в съпротивлението в магнитния вихър се дължи на накланянето на атомните магнитни пръти от един атом към следващия (виж фигурата). Колкото по-голям е ъгълът между съседните магнитни ленти, толкова повече се променя електрическото съпротивление.
„Електроните имат спин, което означава, че те взаимодействат с магнитната структура“, казва проф. Стефан Хайнце от университета в Кил. Докато електроните се движат през магнитния вихър, те усещат наклона между атомните магнитни ленти, което кара съпротивлението на материала да се променя локално. „Успяхме да разберем този ефект чрез сложни цифрови симулации на електронни свойства и да разработим прост модел за промяната в съпротивлението“, обяснява докторантът Фабиан Оте.
Този новооткрит ефект може да се използва в бъдещи приложения за четене на битовете на skyrmion по прост начин. Възможността за използване на метални електроди значително улеснява производството и работата на новите елементи на паметта.
Оригинална публикация:
Електрическо откриване на магнитни небесни мига чрез тунелиране на неколинеарно магнитоустойчивост, Christian Hanneken, Fabian Otte, André Kubetzka, Bertrand Dupé, Niklas Romming, Kirsten von Bergmann, Roland Wiesendanger и Stefan Heinze, Nature Nanotechnology, онлайн публикация от 05.10.2015 г., DOI: 10.1038/nnano.2015.218.