| 내용 |
반 강자성체는 빠른 다이내믹, 스핀 분극 전류 생성 및 검출 능력, 외부 자기장에 대한 견고성으로 인해 미래 컴퓨팅 기술에 중요한 관심을 불러 일으켰다. 이러한 밝은 전망에도 불구하고 반 강자성체의 전체 자화가 사라지면 강자성체와 비교하여 내부 자기 구조를 평가하기가 어렵다. 반 강자성 물질 및 소자의 내부 자기 구조에 대한 제한된 이해는 자기 상태의 변화를 조작하고 효율적으로 활용하는데 있어서 주요 장애물이다. 새로운 반 강자성 물질 세트에 대한 빛을 발하는 연구에서, 국제 연구팀은 실온에서 완전 자화가 사라지더라도 자발적인 광 자기 커 효과 (MOKE)를 나타내는 금속 반 강자성체 (Mn3Sn)를 확인했다. 자발적인 MOKE가 큰 금속 반 강자성체는 장래의 반 강자성 메모리 소자에서 필수적으로 사용될 것으로 기대된다. 이 소자는 소자 상태를 광학적으로 판독하고 광학적으로 또는 스핀 편극 전류로 스위칭할 수 있다. 자기-광 Kerr 효과는 들어오는 광선의 파 벡터에 국부적인 자화 투영을 조사한다. 대부분의 반 강자성 물질에서, 상호 반대 방향의 스핀 방향은이 효과를 상쇄시키고, 따라서 MOKE는 반 강자성체 연구에 쓸모가 없다고 믿어진다. 그러나 국제 연구팀의 과학자들이 보여 주었듯 이 반 강자성 금속인 Mn3Sn은 자성이 거의 없어도 강자성 금속에 필적하는 영 자기장에서 MOKE 회전 각이 20 밀리 도인 큰 MOKE를 나타냈다. 반 강자성체의 간단한 순서는 동일 선상에 있으며, 반 강자성 영역 내의 인접한 스핀은 반 평행으로 정렬된 스핀을 가지며, 한 스핀의 화살표는 위로 향하고 인접 스핀의 화살표는 아래를 향하게 한다. Mn3Sn은 Mn3Sn 결정의 Mn 원자에 의해 형성된 정삼각형의 꼭지점을 중심으로 하는 3 개의 스핀 세트에서 각각의 스핀이 자신의 이웃에게 반 시계 방향으로 120도 회전하는 비정상적인 키랄 스핀 순서를 나타낸다. 동일 직선 및 비 동일 선상 120도 스핀 시스템 모두에서 영 (net) 자화가 존재하지만 (0 쌍극자 모멘트와 동일), Mn3Sn의 스핀 시스템에는 돌출 사태가 없는 8 극점 모멘트가 존재한다. 이 8 극성 모멘트는 강자성체와 같은 방식으로 빛과 상호 작용하며 Mn3Sn에서 큰 MOKE를 발생시킨다. Mn3Sn의 MOKE는 자기 도메인의 실시간 이미징을 가능하게 한다. MOKE 현미경을 사용하여, 연구자들은 Mn3Sn에서 도메인 역전 과정을 처음으로 증명했다. 이 발견은 관측된 Kerr 효과가 반 강자성 영역의 동역학 연구뿐 만 아니라 반 강자성체에 자기적으로 저장된 정보를 원격으로 읽는 데 유용할 수 있음을 나타낸다. 진행중인 조사는 벌크 단결정에서 발견된 유리 자기 특성을 가진 박막 및 나노 스케일 Mn3Sn을 제조하기 위한 공정 조건을 개발하고 있다. |
