Direkt bevis för spinn-Halleffekten i metaller kan ge snabbare elektroniska minnen

Det forskarna har kommit fram till i studien som presenterades i Physical Review Letters den 25 augusti 2018 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 memory 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.

Artikelreferens

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

Camilla Thulin