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自旋电子学Spintronics旨在通过将自旋自由度，用于存储器、存储和计算应用，从而超越基于电荷的硅基微电子学范例。最先进的自旋电子器件，取决于通过自旋力矩对磁织构的调控，这种自旋力矩产生于铁磁体ferromagnets (FMs)内的电流（自旋转移力矩）或邻近重金属（自旋轨道力矩）。 尽管这些概念已经产生了重要的商业应用，但由于杂散场stray fields、相对缓慢的动力学和有限的热稳定性，铁磁体FMS的使用带来了挑战。为了克服这些挑战，需要新的材料，特别是那些显示可忽略杂散场的材料，如反铁磁体antiferromagnets (AFs)。自从用于第一个自旋电子场传感器和存储器以来，合成反铁磁体AFS就非常重要。在通过界面交换偏置稳定磁织构中，共线反铁磁体AFS得到了应用。除了这些类型的反铁磁体AFS之外，具有三角形自旋织构的非共线反铁磁体non-collinear antiferromagnets (NCAFs) 家族，具有吸引人的性质，其中一些甚至让人联想到铁磁体FMs。这些包括，例如，较大的反常霍尔和能斯特效应，以及显著的磁光响应，尽管非共线反铁磁体几乎完全补偿了磁化。因此，可以预期在未来的自旋电子器件中，非共线反铁磁体有望替代铁磁体FMs的用途。这些新颖的反铁磁体AFs，将电流转换为具有独特对称性的自旋流，从而调控自旋织构。近日，德国 马普微结构物理研究所(Max Planck Institute of Microstructure Physics) Berthold H. Rimmler, Banabir Pal & Stuart S. P. Parkin，在Nature Reviews Materials上发文，回顾了非共线反铁磁自旋电子学的最新进展。重点放在自旋电流的产生，自旋织构的转换、在磁随机存取存储器和赛道存储器中的应用，以及迄今为止尚未探索的材料。研究表明，尽管基于非共线反铁磁体NCAF自旋电子器件的关键组件已经得以证明，但仍有大量的潜在材料有待探索，许多开放的问题，仍有待回答。因此，非共线反铁磁体NCAFs领域是自旋电子学的极具前景的子领域，在下一代存储和计算技术方面，具有很大的潜力。
Non-collinear antiferromagnetic spintronics. 非共线反铁磁体
图1: 非共线反铁磁自旋电子学领域。
图2: 锰基金属间化合物和氮化物磁性。
图3 非共线反铁磁体中的磁畴。
图4 非共线反铁磁体中的横向电荷和自旋输运效应。
图5 非共线反铁磁体中的横向自旋流效应。
图6 非共线反铁磁体的开关和自旋动力学。
图7 纵向自旋流和全反铁磁隧道结。
图8: 在自旋电子器件中，非共线反铁磁体的未来前景。 文献链接Rimmler, B.H., Pal, B. & Parkin, S.S.P. Non-collinear antiferromagnetic spintronics. Nat Rev Mater (2024). https://doi.org/10.1038/s41578-024-00706-whttps://www.nature.com/articles/s41578-024-00706-w本文译自Nature。
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