Как лёгкий металл крутит магнит экспресс
Обычно, чтобы перевернуть магнит в устройстве памяти, используют тяжёлые металлы вроде платины или вольфрама. Их электроны при протекании тока сносятся вбок, как толпа на эскалаторе, и этот снос передаёт магнитному слою вращательный момент. Но тяжёлые металлы дороги и теряют много энергии в виде тепла.
Теперь исследователи заменили тяжёлый металл на лёгкий — нитрид ванадия (VN). В нём работает другой механизм: орбитальный эффект Холла. Электроны в VN не просто летят, а движутся по орбитам, как планеты вокруг Солнца. При протекании тока орбиты наклоняются, и этот наклон передаётся соседнему слою [Co/Pt]3, где превращается в обычный спиновый момент. Тот и переворачивает намагниченность.
Для полного переключения понадобился ток плотностью около 10⁷ А/см² и внешнее магнитное поле. Без поля переключение было частичным. Плотность тока сравнима с устройствами на вольфраме, но сам материал легче и потенциально дешевле. Расчёты подтвердили: у VN большая орбитальная проводимость и маленькая спиновая, то есть орбитальный ток действительно доминирует.
Такой подход может лечь в основу новой электроники — «орбитроники», где информация переносится орбитальным моментом, а не спином или зарядом. Это открывает путь к более экономичным устройствам памяти и логики.
Нитрид ванадия по твёрдости близок к стали, но проводит ток почти как металл — поэтому его используют в износостойких покрытиях и, как оказалось, в спинтронике.