东京大学的一个研究小组创造了一种磁铁,只需通过小电流即可反转其北极和南极。
近年来,以磁化方向存储信息并高速读取的技术的研究不断取得进展。如果可以使用该技术创建新设备,则预计将可以显着节省电力。
然而,改变磁化方向通常需要大量的电力。对于磁化反转,有将电子自旋方向转变为磁化的方法,以及利用电流通过由铁磁金属薄膜和非磁性金属薄膜与非磁性金属薄膜接合而成的两层结构而产生的称为自旋轨道扭矩的力的方法。使用磁性金属薄膜等,但都需要2Acm-107左右的大电流。
他们这次创造的是一种由铁磁半导体 GaMnAs 制成的超薄膜,这种半导体称为砷化镓,掺杂了百分之几的锰原子。只需让电流通过该薄膜,就可以在 3.4 x 105 Acm-2 左右的非常小的电流密度下反转磁化。该值比传统磁化反转研究所需的电流密度小约两个数量级。
除了磁性之外,GaMnAs 还具有内部自旋激活相互作用,这是一种相对论量子效应,该小组推测这使得在低电流密度下能够实现磁化反转。此外,他们发现,为了充分利用自旋轨道相互作用,具有大波数的电子(或空穴)必须有助于传导。由上可知,如果在成为磁体的材料内部存在大的自旋激活相互作用和波数大的电子,则可以用低功率反转磁化。
这一结果预计将加速寻找能够以低功率反转磁化的新材料。