新方法有助于生长托管Skyrmions的磁性薄膜材料
2021年4月1日
Skyrmions-微小的磁性涡旋 - 被认为是明天的信息记忆设备的有前途的候选人，这些候选设备可能能够实现巨大的数据存储和处理能力。由Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf（HZDR）领导的研究团队开发了一种方法来生长一种具有这些磁性涡流的特定磁性薄膜材料。
这种新方法的一个核心方面是用简短，非常明亮的光线加热材料，因为国际团队由HZDR的科学家组成，莱布尼兹固态和材料研究所德累斯顿（TU DRESDEN）（TUD）亚博网站下载和中国合作伙伴，在期刊上描述高级功能材料亚博网站下载（doi：10.1002/adfm.202009723）。
2009年，一个研究团队做出了一个非凡的发现：他们发现，微小的磁性涡旋可以在一种称为锰硅硅硅硅和锰合金的材料中形成。从那时起，这些以英国物理学家托尼·天际（Tony Skyrme）命名的天空被认为是未来磁性存储设备的有前途的候选人。
它们可以很容易地从表面上形成和擦除，并且不超过几纳米（十亿分之一），这使得它们比当今硬盘上的磁力钻头小得多，该磁力位尺寸约为50纳米。
“此外，与当前硬盘驱动器一样，与磁场相比，可以通过电场更好地针对电力，”HZDR离子束物理与材料研究所的物理学家Shengqiang Zhou博士解释说。亚博网站下载“用电流定位可以实现更好的可扩展性，这可能使我们能够在将来建造更密集和更快的存储设备。”
但是，一路上仍然存在一些障碍。除其他外，硅和锰在形成锰硅晶体时具有不利的特性：而不是始终产生一个特定的，定义明确的相，而是可以形成许多不同的晶体相。Mn-Si合金的薄膜，称为B20相，特别适合形成天际。
不良晶体相
不过，生产这种合金并不容易，因为在生产过程中不可避免地形成了另一个不良的晶体相，在生产过程中不可避免地形成，阻碍或阻止了天空的形成。具体而言，材料的较低温度和较慢的冷却有利于MNSI1.7。Shengqiang Zhou的团队现在已经开发了一种防止其形成的方法，仅留下一层完美无瑕的B20-MNSI。
新过程的核心元素是一种特殊的热处理。“有点像制作煎饼，”周解释。“当外部酥脆并且内部尽可能柔软时，它的味道最好。”当您将面糊倒入热锅中时，它会烘烤得如此之快，以至于内部保持柔软。但是，当您在烤箱中烘烤面糊时，它会更均匀地加热并变硬 - 您会得到相当平庸的煎饼。
用闪光加热
因此，专家使用这种快速，强烈加热的煎饼策略作为模型。“当我们非常短暂地加热放置在硅晶片上的薄锰膜时，我们将能量很少引入材料中时，”周解释了他们的理由。“这意味着它将快速冷却 - 实际上，不需要的MNSI1.7没有时间形成。“挑战是如何同时快速而有力地加热东西。研究小组在明亮，强烈的白光闪光中找到了解决方案。
可以在Rossendorf校园的Helmholtz Innovation Lab的“ Blitzlab”中生成此类闪光。一系列测量结果证实了这一假设：”通过改变闪光的力量，我们能够以极高的精度调整不同晶体相的比率。”报告Shengqiang周。“当我们运用相对强大的力量时，正如我们希望形成的纯B20-MNSI薄膜。”
结果，现在可以在这些层中生成的天空在温度和磁场范围内比以前在该材料中观察到的稳定。锰本身不太可能适合实际使用，因为它仅在非常低的温度下起作用。但是它可以作为其他更可行的材料的重要模型。亚博网站下载“许多合金提出了一个不同的阶段的问题，”周解释。“我们的方法可以在将来有助于分离这些阶段。”
来源：http://www.hzdr.de/db/cms?pnid=0
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