エキゾチックな磁気特性をもつ新材料が、次世代の小型高速電子デバイスを実現する可能性 New materials with exotic magnetic features could enable the next generation of tiny, fast electronic devices
2022-04-28 ローレンスバークレー国立研究所(LBNL)
このシートは原子レベルの薄さなので、外部電場を用いてスピンを微細に操作することができ、新しい低エネルギーデータストレージシステムや情報処理システムにつながる可能性がある。しかし、特定の磁気特性をもつ2次元材料を設計し、それを精密に操作する方法を正確に知ることが、その応用への障害となっている。
ローレンス・バークレー国立研究所、カリフォルニア大学バークレー校、コーネル大学、ラトガース大学の研究者らが、室温で安定な独自の磁気特性を保持できる層状二次元材料を発見し、将来的に日常的に使用するデバイスに使用できる可能性があることを学術誌「Science Advances」で報告しました。この材料の原子レベルの画像から、これらの特徴や安定性の原因となる正確な化学的・構造的特性が明らかになりました。
＜関連情報＞
- https://newscenter.lbl.gov/2022/04/28/2d-material-low-power-computing/
- https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abm7103
層状磁石(Fe0.5Co0.5)5GeTe2における室温スキルミオン格子 Room-temperature skyrmion lattice in a layered magnet (Fe0.5Co0.5)5GeTe2
HONGRUI ZHANG,DAVID RAFTREY,YING-TING CHAN,YU-TSUN SHAO,RUI CHEN,XIANG CHEN,XIAOXI HUANG,JONATHAN T. REICHANADTER,KAICHEN DONG,SANDHYA SUSARLA,LUCAS CARETTA,ZHEN CHEN,JIE YAO,PETER FISCHER,JEFFREY B. NEATON,WEIDA WU,DAVID A. MULLER,ROBERT J. BIRGENEAU AND RAMAMOORTHY RAMESH
Science Advances Published
DOI: 10.1126/sciadv.abm7103
Abstract
Novel magnetic ground states have been stabilized in two-dimensional (2D) magnets such as skyrmions, with the potential next-generation information technology. Here, we report the experimental observation of a Néel-type skyrmion lattice at room temperature in a single-phase, layered 2D magnet, specifically a 50% Co–doped Fe5GeTe2 (FCGT) system. The thickness-dependent magnetic domain size follows Kittel’s law. The static spin textures and spin dynamics in FCGT nanoflakes were studied by Lorentz electron microscopy, variable-temperature magnetic force microscopy, micromagnetic simulations, and magnetotransport measurements. Current-induced skyrmion lattice motion was observed at room temperature, with a threshold current density, jth = 1 × 106 A/cm2. This discovery of a skyrmion lattice at room temperature in a noncentrosymmetric material opens the way for layered device applications and provides an ideal platform for studies of topological and quantum effects in 2D.
