端科技您的位置:首页 > 科技 >

在磁电容上翻转脚本

存储和快速释放电荷的电容器,电子元件在许多类型的电路中起着重要作用。它们将在下一代自旋电子器件中发挥同样重要的作用,它不仅利用电子电荷而且利用自旋 - 每个电子的微小磁矩。

在磁电容上翻转脚本

两年前,一个国际研究小组表明,通过在量子磁隧道结处操纵电子自旋 - 纳米级三明治由两个金属电极组成,中间有一个绝缘体 - 它们可以引起结电容的大幅增加。

现在,同一个研究小组已经开始讨论这种现象,称为磁电容。在“ 科学报告 ”杂志上发表的一篇论文中,他们表明,通过使用不同的材料来构建量子隧道结,他们能够通过以与“正常”磁电容相反的方式操纵自旋来改变电容。研究人员说,这种反效应为自旋电子工具包增加了一个潜在的有用现象。

“这为设计设备提供了更多的参数空间,”布朗物理系主任兼该论文的共同作者之一何刚说。“有时正常的电容可能会更好;有时反向可能更好,具体取决于应用。这使我们有了更多的灵活性。”

肖说,磁电容器在为各种不同的自旋电子设备制造磁传感器时尤其有用,包括计算机硬盘和下一代随机存取存储芯片。

该研究是肖的布朗实验室,日本北海道大学的Hideo Kaiju和Taro Nagahama的实验室以及东北大学的Osamu Kitakami实验室之间的合作。

肖多年来一直在研究磁隧道结。微型结可以像标准电路中的电容一样工作。两个导电电极之间的绝缘体减慢了电流通过结的自由流动,产生电阻和另一种现象,即电容。

但是,使隧道结特别有趣的是通过操纵两个金属电极内的电子自旋可以动态地改变电容量。电极是磁性的,意味着在每个电极内旋转的电子指向一个特定方向。两个电极之间的相对自旋方向决定了结处存在多少电容。

在他们关于这种现象的最初工作中,肖和研究小组展示了电容变化的大小。使用由铁 - 钴 - 硼制成的电极,他们表明,通过从反平行到平行的自旋翻转,它们可以将实验中的电容增加150%%。基于这些结果,该团队开发了一种理论预测,在理想条件下,电容的变化实际上可能高达1,000%%。

该理论还提出,使用由不同类型的金属制成的电极会产生反磁电容效应,其中反平行自旋比平行自旋产生更多的电容。这正是他们在这项最新研究中所展示的内容。

“我们用一个电极用铁,另一个用铁氧化物,”肖说。“两者的电学特性是彼此的镜像,这就是我们观察到这种反磁电容效应的原因。”

肖说,这些发现不仅表明在自旋电子器件中使用磁电容的参数空间更大,它们也为科学家用来解释这种现象的理论提供了重要的验证。

“现在我们看到这些理论与实验非常吻合,因此我们有信心使用我们的理论模型来最大化这些效应,无论是'正常'效应还是我们在这里展示的反效应,”肖说。