Тонкие плёнки крутят магниты сильнее экспресс
Магнит в микросхеме — как стрелка компаса, которую нужно поворачивать, не прикасаясь. Обычно для этого используют тяжёлые металлы, но они греются и тратят энергию. Физики нашли замену — слоистый материал GeTe, похожий на стопку тончайших листов.
В эксперименте ток пропускали через границу между магнитным сплавом NiFe и GeTe. Электрический поток заставлял намагниченность поворачиваться с силой, которая раньше для таких слоистых материалов считалась невозможной. Число получилось даже больше, чем у лучших тяжёлых металлов: −(1,25 ± 0,11) × $10^5$ (ħ/2e) Ом⁻¹·м⁻¹.
Разгадка — в совместной работе трёх эффектов. Спин электрона (его крошечный магнитный момент) и его орбитальное движение действуют сообща, а граница между материалами помогает передавать усилие. Расчёты на компьютере подтвердили: заряд перетекает через стык и усиливает поворот.
Теперь инженеры могут делать микросхемы памяти и логики, которые тратят меньше энергии на переключение. Тонкие плёнки GeTe открывают дорогу к устройствам, где магнит управляется током почти без потерь — и всё это при комнатной температуре.
Оригинальная аннотация
как её написали авторы, на английском arXiv:2601.12581
Recent observations of large unconventional spin-orbit torques in van der Waals (vdW) materials are driving intense interest for energy-efficient spintronic applications. A key limitation of ferromagnet (FM)/vdW heterostructures is their lower value of damping-like torque conductivity ($$\sigma{\rm_{DL}^{y}}$$) compared to the conventional heavy metal-based systems, limiting their prospects for commercial spintronic devices. Here, we report both a giant $$\sigma{\rm_{DL}^{y}}$$ of $$-(1.25 \pm 0.11)\times 10^{5}~\hbar/ 2e~\Omega^{-1}$$m$$^{-1}$$ and an unconventional spin-orbit torque in a heterostructure comprising an FM (Ni$$_{80}$$Fe$$_{20}$$) and the vdW material GeTe. The value of $$\sigma{\rm_{DL}^{y}}$$ represents the highest reported torque conductivity for any FM/vdW interface and is comparable to benchmark heavy metal heterostructures. First-principles calculations reveal that this substantial torque originates from the cooperative interplay of the spin Hall effect, orbital Hall effect, and orbital Rashba effect, assisted by interfacial charge transfer. These findings demonstrate the potential of carefully engineered vdW heterostructures to achieve highly efficient electrical manipulation of magnetization at room temperature, paving the way for next-generation low-power spintronic devices.
Теллурид германия — тот же материал, что используют в перезаписываемых DVD-дисках: под нагревом он меняет структуру, и лазер считывает разницу.