鋁箔測(cè)試中心

  新興的自旋電子學(xué)領(lǐng)域利用電子自旋延長(zhǎng)電池壽命，從而增強(qiáng)諸如硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、手機(jī)組件等固態(tài)設(shè)備的性能。不過(guò)，自旋電子學(xué)的發(fā)展正在遭遇被稱為斯萊特—鮑林極限的阻礙。斯萊特—鮑林極限是指一種材料所能包含的磁化強(qiáng)度的值。如今，一種新的薄膜有望突破這個(gè)持續(xù)了幾十年的基準(zhǔn)。

  近日，一個(gè)由美國(guó)蒙大拿州立大學(xué)和勞倫斯伯克利實(shí)驗(yàn)室研究人員組成的團(tuán)隊(duì)在美國(guó)物理聯(lián)合會(huì)（AIP）出版集團(tuán)所屬《應(yīng)用物理快報(bào)》上宣布，他們構(gòu)建了一種由鐵、鈷、錳制備的穩(wěn)定薄膜。和斯萊特—鮑林極限相比，其能使平均原子磁矩提高50%。這種體心立方三元合金由一種被稱為分子束外延（MBE）的技術(shù)制成，磁化密度達(dá)到3.25玻爾磁子/原子，擊敗了此前被認(rèn)為的值2.45。

  “我們?cè)诖判圆牧现匾囊粋€(gè)參數(shù)上獲得了潛在突破。”來(lái)自蒙大拿州立大學(xué)的論文作者Yves Idzerda介紹說(shuō)，“大的磁矩就像鋼鐵的強(qiáng)度一樣，越大越好。”

  斯萊特—鮑林曲線描述了合金的磁化密度。幾十年來(lái)，鐵—鈷二元合金占據(jù)主導(dǎo)地位，實(shí)現(xiàn)了平均原子磁矩的值——2.45玻爾磁子/原子，并且定義了穩(wěn)定合金磁化密度目前的極限值。此前，研究人員將鐵鈷合金和像錳一樣的高磁矩過(guò)渡金屬混合。不過(guò)，當(dāng)這些三元合金被制成時(shí)，它們喪失了大部分體心立方結(jié)構(gòu)，而后者是高磁性的關(guān)鍵組成部分。

  此次研究人員利用MBE—— 一種與將單個(gè)金屬原子串成的珠子一層層滴在基片上類似的精細(xì)技術(shù)，創(chuàng)建了10~20納米厚的薄膜。約60%的薄膜有效成分保持了體心立方結(jié)構(gòu)，而在單獨(dú)狀態(tài)下這一比例僅為25%。