開創設計磁力的新方法

東京大學的研究人員已經提出并成功地證明了一種新概念，即通過帶狀工程人工控制鐵磁薄膜中磁化的優選取向或易軸，這是一種控制材料中電子能帶結構的方法。

降低功耗將是物聯網/互聯網中電子設備的基本要求，通過互連的數字網絡連接人和機器的所有事物(IoT / IoE)時代。自旋電子學是一個很有前途的研究領域，可能提供可能的解決方案，通過非易失性磁化降低電子器件的功耗 - 其中磁化狀態可以在沒有鐵磁材料供電的情況下保持; 然而，需要大量的能量來扭轉磁化，這是推動其應用的障礙。為了解決這個問題，科學家們正在考慮人為地控制鐵磁薄膜中的易磁化軸，以顯著降低功耗。

由當時的項目研究員Iriya Muneta，副教授Shinobu Ohya和東京大學工程研究生院的Masaaki Tanaka教授領導的研究小組使用了所謂的量子阱結構，一個非常薄的鐵磁層，幾納米在目前的研究中，很厚。量子阱越薄，電子和空穴的量子限制越強，帶正電荷。該集團制造的隧道二極管具有量子阱，由于膜厚度的變化而具有不同的量子尺寸效應，由GaMnAs(鎵，錳，砷)組成，半導體是獨特的，因為它表現出鐵磁性。通過改變磁化方向和測量隧道電流，研究人員發現了易磁化軸方向的對稱性(即，根據電壓的變化(空穴的能量)，狀態密度的磁化方向依賴性的對稱性顯著變化。此外，他們發現這種現象在具有更強量子限制的更薄的GaMnAs量子阱中更為明顯。

在本研究中為半導體器件開發的帶狀工程在鐵磁材料中的獨特應用可能為控制磁化的新方法打開了大門，并最終導致低能電子器件的發展。

“通過將我們控制易磁化軸的方法與廣泛使用的電場效應相結合，可以以更低的功耗控制鐵磁體的磁化，”Tanaka說。他繼續說道，“通過波段工程控制磁力是一個尚未開發的領域，因此我們預計進一步的研究將產生更令人興奮的新發展。”

“我偶然發現了這種新現象，”Muneta表示，他完成了大部分實驗。他補充道，“為了揭示正在發生的事情，我很長時間地進行了實驗和分析，最終能夠得出明確的結論。這項研究為鐵磁半導體帶來了新的潛力。“