东京大学发现新一代反铁磁性存储材料

日本东京大学近日宣布，发现了一种显示出*的巨大自发性反常霍尔效应的反铁磁性物质。有望以此开发出能以很小的电流产生巨大的电动势、抑制发热的新一代反铁磁性存储材料。

 

研究小组2015年于全球*发现了自发性地显示出巨大反常霍尔效应的反铁磁性物质“Mn3Sn”。此次，通过对相关物质进行一系列的探索，发现把Sn换成Ge的锰锗化合物“Mn3Ge”在5K低温下显示出400Ω-1cm-1的霍尔传导率，这是Mn3Sn显示出的*大值的4倍以上。

 

Mn3Ge具有被称作“Kagome格子”的晶体构造，锰原子及其自旋原子配置在等边三角形的顶点位置。此时，如果相邻的自旋电子指向相反方向、效果相互抵消的力（反铁磁相互作用）发挥作用，三角形的三个顶点之间就会在力量上势均力敌，*后会以相互倾斜120度的状态稳定下来。

 

研究发现，从外部对这种状态施加磁场时，每个锰元素发生了数毫μB的磁化。虽然这种磁化非常小，只有普通铁磁体的千分之一左右，但在几百高斯的较小磁场作用下发生了反磁化，霍尔电压符号也随之发生反转。研究小组此次还发现，Mn3Ge的这种自发性反常霍尔效应可在-270℃至其尼尔点（反铁磁性转变为顺磁性的温度），也就是120℃之间的广泛温度范围内出现。

 

以往的铁磁性体材料存储元件会受到漏磁场的影响，如果使用反铁磁性体，可使自旋电子一致朝着相反方向，自旋电子总体上几乎不会产生漏磁场，因此可以实现高集成化。而且，反铁磁性体一般还能显示出速度比铁磁性体快3位数以上的工作性能。另外，还能以比较简单的方法进行物质合成，用克拉克值高、廉价且没有毒性的元素构成，因此是一种具备出色特性的实用材料。今后，以实用化为目标的研发有望取得进展。

 

此次的研究成果预定于2016年6月9日刊登在美国科学期刊《Physical Review Applied》网络版上。