研究透视：二维反铁磁材料CrSBr-磁性隧道结 | Nature
在高密度和超快信息器件方面，反铁磁自旋电子学Antiferromagnetic spintronics显示出了巨大的潜力。磁性隧道结Magnetic tunnel junctions (MTJs) 是一种关键的自旋电子存储元件，通常由铁磁材料形成，最近使用反铁磁材料得到了快速发展。近日，德国 马普所微结构物理所（Max Planck Institute of Microstructure Physics）Yuliang Chen，Stuart S. P. Parkin等，在Nature上发文，报道了一种二维材料转角制备策略，用于构建低至原子极限的全反铁磁隧道结。通过二维转角反铁磁体antiferromagnet (AFM) CrSBR的两双层，在零场 zero field (ZF) 时，显示了超过700%非易失性隧道磁电阻 tunnelling magnetoresistance (TMR) 比，其中整个转角堆叠充当隧道势垒。这是归因于两单层CrSBr转角形成，对于这两单层CrSBr，隧道磁电阻TMR显示为从穿过单个CrSBr单层的累积相干隧穿得到。隧道磁电阻TMR对转角角的依赖关系计算，是源自单分子转角层上的电子平行动量依赖衰减。这符合从0°到90°变化转角实验。研究还发现，相比于无转角隧道结，转角隧道结的隧道磁电阻TMR温度依赖性要弱得多，这使得转角隧道结的应用，更具吸引力。这一工作表明，将非易失性磁信息存储推进到原子级薄的极限。Twist-assisted all-antiferromagnetic tunnel junction in the atomic limit. 原子极限的转角辅助全反铁磁隧道结。
图1: 低至原子极限的全反铁磁隧道结示意图。
图2: 通过电子隧穿检验CrSBR的磁各向异性。
图3: 转角35°CrSBR的双层/双层磁性隧道结Magnetic tunnel junctions，MTJ电输运结果。
图4: 巨大隧道磁电阻tunnelling magnetoresistance，TMR效应的物理机制。文献链接Chen, Y., Samanta, K., Shahed, N.A. et al. Twist-assisted all-antiferromagnetic tunnel junction in the atomic limit. Nature (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07818-xhttps://www.nature.com/articles/s41586-024-07818-x本文译自Nature。
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