Ein Rückblick auf die neuesten Forschungsergebnisse der verschiedenen Arten von Heusler-Legierungen fasst die wichtigsten Errungenschaften des Feldes bis 2020 zusammen.
Tsukuba, Japan, 30. März 2021 - (ACN Newswire) - Eine Studie, die in der Fachzeitschrift Science and Technology of Advanced Materials veröffentlicht wurde, fasst die wichtigsten Errungenschaften zusammen, die bisher in der Heusler-Legierungsforschung erzielt wurden. "Unser Review-Artikel kann als ideale Referenz für Forscher in magnetischen Materialien dienen", sagt Atsufumi Hirohata von der University of York, UK, der sich auf Spintronik spezialisiert hat.
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| Spin "Batterien" verwenden Elektronenspins anstelle ihrer Ladung, um spintronische Geräte mit Strom zu versorgen. |
Spintronics, auch Spin-Elektronik genannt, ist ein Gebiet der angewandten Physik, das die Verwendung von Elektronenspins anstelle ihrer Ladung untersucht, um Informationen in Festkörpergeräten zu transportieren, mit einer Verringerung des Stromverbrauchs und Verbesserungen der Speicher- und Verarbeitungsfähigkeiten.
Eine Kategorie von Materialien, die in diesem Bereich ein großes Versprechen zeigen, sind Heusler-Legierungen: Materialien, die aus einem oder zwei Teilen Metall X, einem Teil Metall Y und einem Teil Metall Z bestehen, die jeweils aus einem eigenen Teil des Periodensystems der Elemente stammen. Das Interessante an diesen Legierungen ist, dass die Metalle einzeln nicht magnetisch sind, aber wenn sie kombiniert werden, werden sie magnetisch.
Ein großer Vorteil von Heusler-Legierungen für spintronische Geräte ist die Fähigkeit, ihre einzigartigen elektrischen und magnetischen Eigenschaften, die sich direkt aus Elektronenspins ergeben, durch Änderungen an ihren kristallinen Strukturen zu steuern. Dafür sind aber sehr hohe Temperaturen erforderlich, die die Forscher reduzieren wollen.
In den letzten Jahrzehnten haben Wissenschaftler an Ansätzen zum Anbau von Heusler-Legierungsfolien bei Raumtemperatur auf speziellen Substraten mit Kristallgittern gearbeitet, die denen der Legierung ähneln. Die Wechselwirkung zwischen den beiden Gittern kann zur Entwicklung von Halbmetallizität in der Heusler-Legierung führen, bei der nur Elektronen, die sich in einer Ausrichtung drehen, durch das Material geführt werden, während die In einer anderen Nicht-Drehung durchgeführt werden.
Forscher müssen in der Lage sein, die Eigenschaften von Materialien zu messen, um ihre Untersuchungen durchführen zu können. Die atomare Struktur von Heusler-Legierungen kann direkt durch Röntgenbeugung beobachtet und indirekt durch Die Untersuchung des Zusammenhangs zwischen dem Widerstand des Materials zu einem elektrischen Strom und Temperaturänderungen gemessen werden. Andere Techniken sind auch für die Messung ihrer magnetischen Eigenschaften verfügbar.
Hirohata und seine Kollegen arbeiten derzeit an der Herstellung einer metallischen magnetischen Verbindung aus Heusler-Legierungsfolien. Diese Knoten bestehen aus zwei Ferromagneten, die durch einen dünnen Isolator getrennt sind. Wenn die Isolierschicht dünn genug ist, können Elektronen von einem Ferromagneten zum anderen tunneln. Es gibt eine geringe Widerstandsfähigkeit gegen Elektronenbewegungen, solange ein externes Magnetfeld angelegt wird, aber sobald es entfernt wird, wird das Material sehr resistent gegen Elektronenbewegungen. "Diese Geräte sollen die derzeit verwendeten Speicherzellen und magnetisch sensorik ersetzen", sagt Hirohata. Das Team hofft, metallische magnetische Knoten mit viel größerer Magnetoresistenz als der aktuelle Rekord bei Raumtemperatur zu entwickeln und ein Gedächtnis der nächsten Generation für eine nachhaltige Gesellschaft zu realisieren.
Forschungspapier: https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/14686996.2020.1812364
Weitere Informationen
Atsufumi Hirohata
University of York
E-Mail: atsufumi.hirohata@york.ac.uk
Über Wissenschaft und Technologie des Advanced Materials Journal
Open-Access-Zeitschrift STAM veröffentlicht herausragende Forschungsartikel zu allen Aspekten der Materialwissenschaft, einschließlich funktionaler und struktureller Materialien, theoretischer Analysen und Eigenschaften von Materialien.
Chikashi Nishimura
STAM-Publishing-Direktor
E-Mail: NISHIMURA. Chikashi@nims.go.jp
Pressemitteilung von ResearchSEA for Science and Technology of Advanced Materials.
Quelle: Wissenschaft und Technologie fortgeschrittener Werkstoffe
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