Institutionen för fysik och astronomi

Forskning: Direkt bevis för spinn-halleffekten i metaller kan ge snabbare elektroniska minnen

2017-08-25

Uppsalaforskarna Marco Berritta och Peter Oppeneer har tillsammans med forskare från ETH Zürich, Schweiz kommit ett steg närmare att kunna ta fram snabba elektroniska minnen.

Spinn Halleffekten i metaller
Spinn-Halleffekten i metaller.
Bild: Christoph Murer, ETH Zürich

Det forskarna har kommit fram till i studien som presenterades i Physical Review Letters den 25 augusti är att den så kallade spinn-halleffekten har kunnat mätas i tungmetaller med hjälp av högkänslig magnetooptisk detektion. 

Spinn-halleffekten ligger bakom spinn-banvridmomentet och är den mest lovande principen för att kunna ta fram snabba elektroniska minnen som lagrar data med hjälp av elektroniskt spinn, så kallade MRAM-element (magnetic random access memor i framtidens spinntronik.

Fram tills nu har det tidigare inte varit möjligt att mäta spinn-halleffekten direkt för någon metall överhuvudtaget och i synnerhet inte för de vanligaste tungmetallerna, såsom platina och volfram, som redan idag används i stor utsträckning vid utvecklingen av MRAM-prototyper.

Genom noggranna relativistiska kvantmekaniska beräkningar kunde Uppsalafysikerna förutsäga att spinn-halleffekten omvandlar en elektrisk ström genom metallen in i en lodrätt spinnström som leder till magnetiskt spinnmoment på metallens yta och kunde dessutom förutsäga dess magnetooptiska respons. De schweiziska fysikerna kunde i sin tur mäta det förutsagda spinnmomentet och därmed för första gången kvantifiera spinn-halleffekten i en metall.

Metoden förväntas att bli ett oumbärligt hjälpmedel för att mäta och karakterisera spinnström och spinnackumulering i spinntroniska element, vilket kan leda till snabbare och mer energisnåla MRAM-element i framtiden.

Publikation i Physical Review Letters:
Magneto-Optical Detection of the Spin Hall Effect in Pt and W Thin Films, C. Stamm, C. Murer, M. Berritta, J. Feng, M. Gabureac, P.M. Oppeneer

Camilla Thulin

Fler nyheter