L’altermagnet à température ambiante en couches est prometteur pour les spintroniques avancés

Traditionnellement, les matériaux magnétiques ont été divisés en deux catégories principales: les ferromagnets et les antiferromagnets. Au cours des dernières années, cependant, les physiciens ont découvert l’existence d’altermagnets, un nouveau type de matériau magnétique qui présente des caractéristiques des antiferromagnets et des ferromagnets.

Les altermagonnets sont des matériaux magnétiques qui n’ont pas de magnétisation nette (c’est-à-dire que leurs moments magnétiques atomiques s’annulent), comme les antiferromagnets. Pourtant, ils cassent également la dégénérescence du spin (c’est-à-dire l’égalité énergétique habituelle entre les électrons de spin-up et de rotation), de la même manière que les ferromagnets.

Des chercheurs du Songshan Lake Materials Laboratory, de l’Université Southern Science and Technology, de l’Université des sciences et de la technologie de Hong Kong et d’autres instituts de Chine ont récemment décidé de réaliser un altermagnet en couches qui peut générer un courant de rotation non colinéaire. L’alterMagné métallique à température ambiante qu’ils ont dévoilés a été décrit dans un article publié dans Physique de la nature.

“Traditionnellement, il existe deux façons de générer des états polarisés en spin dans les matériaux quantiques”, a déclaré Chaoyu Chen, auteur principal du journal, à Phys.org. “L’un est basé sur des matériaux non magnétiques avec un couplage spin-orbital fort et une rupture de symétrie d’inversion. L’autre est basé sur des ferromagnets dans lesquels les électrons sont polarisés par les moments magnétiques.

“En revanche, les antiferromagnets n’auraient aucune polarisation de spin. Récemment, il a été théoriquement proposé que dans certains antiferromagnets avec une certaine symétrie, appelés altermagnets, les électrons sont également polarisés.”

De nombreuses études au cours des dernières années ont tenté de réaliser et d’étudier les fondements physiques des altermagnets. En effet, les matériaux altermagnétiques pourraient être très prometteurs pour le développement de nouvelles technologies, en particulier les dispositifs de spintronics, qui utilisent le rotation des électrons et leur charge électrique pour stocker, transférer et traiter les informations.

“Les altermagnets combinent l’avantage du ferromagnet, tels que la polarisation du spin, le transport anormal de la salle et le couple à spin-statter, et l’antitiferromagnet, comme le champ errant parasite et la dynamique de Terahertz Magnon”, a déclaré Chen.

“Cela ouvre non seulement un nouveau chapitre dans le domaine de la recherche de la physique fondamentale, mais permet également des dispositifs spintroniques potentiels pour le traitement et le stockage de l’information. Par conséquent, il existe actuellement une augmentation mondiale de la recherche de matériaux altermagnétiques.”

La plupart des altermagnets ont réalisé et étudié au cours des dernières années, notamment MNTE, CRSB et MN₅Si₃Ayez une structure cristalline tridimensionnelle (3D), pas une structure en couches. De plus, aucun de ces candidats matériaux altermagnétiques n’a atteint un courant de rotation pur, en raison des limites associées à leur symétrie ou à un ordre magnétique indésirable.

“La dernière décennie a été témoin de l’augmentation des matériaux bidimensionnels (2D) et en couches tels que le graphène, des dichalcogénures de métal de transition, avec un grand potentiel dans l’exploration de la physique et le développement d’appareils électroniques et optoélectroniques ultracompacts”, a déclaré Chen.

“Par conséquent, c’est notre motivation à rechercher des altermagnets en couches qui peuvent produire un courant de rotation non colinéaire. V₂Te₂O et V₂SE₂O ont été prédits comme un altermagnet bidimensionnel en 2021, et donc nous nous concentrons sur V₂Te₂Composés liés à O. “

Pour démontrer que le matériel qu’ils ont réalisé, à savoir RB_1-ΔV₂Te₂O, a un ordre magnétique à température ambiante, Chen et ses collègues ont mesuré sa sensibilité magnétique. De plus, ils ont utilisé une technique connue sous le nom de spectroscopie de photoémission à résolution d’angle (ARPES) pour montrer que le matériau a une structure de bande-split à la fois à basse température et à la température ambiante.

Ils ont ensuite utilisé des arpes résolus à spin pour prouver la polarisation de spin de la structure électronique du matériau. Enfin, ils ont utilisé des techniques appelées microscopie et spectroscopie à tunnels à balayage pour confirmer que la diffusion d’électrons entre deux tours opposées dans RB_1-δV₂Te₂O est “interdit” (c’est-à-dire ne peut pas se produire).

“Nous avons réalisé un altermagnet en couches avec une génération de courant de spin prometteur, ce qui est remarquable étant donné que tous les candidats alterMagnet précédemment introduits ne sont pas en couches et ne sont pas capables de générer un courant de spin non colline”, a déclaré Chen.

“La nature en couches de RB_1-δV₂Te₂O Non seulement promet des progrès dans la recherche de nouvelles phases quantiques telles que la supraconductivité topologique et l’isolateur de Chern / Axion, mais permet également divers avantages dans les matériaux 2D, y compris, mais sans s’y limiter, la réalisation de nouvelles phases supraconductrices / magnétiques via l’effet de proximité, les propriétés électroniques accordables par le gainage, la tension et le potentiel de superlat tordus. “

À l’avenir, l’alterMagnet identifié par cette équipe de chercheurs pourrait être étudié plus loin et potentiellement utilisé pour développer de nouveaux appareils spintronic. De plus, les travaux récents de Chen et de ses collègues pourraient inspirer d’autres groupes de recherche à tenter l’ingénierie d’altermagnets à température ambiante similaires.

“Nous prévoyons maintenant de fabriquer des dispositifs de transport de spin et de mesurer directement le courant de spin en fonction de RB_1-δV₂Te₂O, qui guidera l’application potentielle dans Spintronics “, a ajouté Chen.

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