今日Science頭條：巨隧道磁電阻帶來不一樣的數據存儲技術

木文韜 5年前 (2018-06-15) 4590瀏覽

【引言】

許多二維（2D）材料可以結合到人造異質結構中，其中之一是磁性絕緣體三碘化鉻（CrI₃），具有雙層形式的分層反鐵磁基態。磁光克爾效應（MOKE）測量表明，自旋在各層內鐵磁性排列在平面外，但在層間具有反鐵磁性，導致凈磁化強度消失。這種分層反鐵磁有序使得CrI₃有利于實現原子級薄磁多層器件。與現有磁性多層器件相比，雙層CrI₃中的層狀反鐵磁結構避免了制造具有間隔物的單獨的自旋濾波器的需要。這保證了旋轉濾波器之間尖銳的原子接口，這對實現大的雙自旋過濾磁隧道結（sf-TMR）至關重要。

【成果簡介】

今日，在美國華盛頓大學Xiaodong Xu教授，香港大學姚望教授和美國卡耐基梅隆大學Di Xiao（共同通訊作者）的帶領下，與日本國立材料科學研究所和美國橡樹嶺國家實驗室合作，報告了基于范德華（vdW）異質結構的多自旋過濾器磁隧道結（sf-MTJs），sf-MTJ的基本結構，其由兩個原子級薄CrI₃隧道勢壘隔開的幾層石墨烯接觸組成。sf-MTJ夾在兩個六方氮化硼（hBN）薄片之間以避免降解，充當夾在石墨烯接觸之間的自旋過濾隧道勢壘。團隊展示了隧道磁阻隨著CrI₃層厚度的增加而急劇增加，在低溫下使用四層sf-MTJs的磁性多層結構達到創紀錄的19000％。使用磁性圓二色性測量，將這些影響歸因于原子級CrI₃的本征逐層反鐵磁有序性。團隊的工作揭示了將磁信息存儲推向原子極限的可能性，并且突出顯示了CrI₃作為vdW異質結自旋電子器件的最高磁隧道勢壘。相關成果以題為“Giant tunneling magnetoresistance in spin-filter van der Waals heterostructures”發表在了Science上。