Новий ефект у телуриді марганцю: контроль електроніки без нагріву

Дослідники з Університету Райса представили новий підхід до управління електричними властивостями телуриду марганцю, матеріалу, що належить до класу альтермагнетиків. Альтермагнетизм — це нещодавно відкрита форма магнетизму, яка поєднує переваги феромагнетиків та антиферомагнетиків, що робить ці матеріали перспективними для створення швидшої електроніки з низьким рівнем тепловиділення.

Головною перешкодою для вивчення телуриду марганцю була його багатодоменна структура. Окремі магнітні домени в гексагональному кристалі повертаються в різних напрямках, підлаштовуючись під симетрію ґратки, через що їхні сигнали перекриваються. Це унеможливлювало точне визначення власної магнітної структури матеріалу.

Щоб подолати цю проблему, фізики застосували одновісне розтягування — накладання штучного механічного напруження. Це дозволило перевести телурид марганцю в однодоменний стан, що дало змогу чітко розрізнити його структуру та спостерігати аномальний ефект Холла — виникнення поперечної напруги при проходженні електричного струму.

Експерименти показали, що за температури близько 230 кельвінів (приблизно мінус 43,15 градуса Цельсія) деформація здатна змінювати полярність сигналу Холла. Це дозволяє перемикати електричний відгук без суттєвих змін магнітних взаємодій. Розрахунки свідчать: зміна деформації лише на 1% дає ефект, еквівалентний зміні температури приблизно на 150 кельвінів.

За словами авторів, можливість регулювання властивостей пов'язана зі змінами кривизни Беррі, яка описує поведінку електронів у структурі матеріалу. Оскільки керування магнітними властивостями за допомогою температури в реальних пристроях є складним, механічне напруження може стати ефективною альтернативою.

Отримані результати є важливим кроком до практичного застосування альтермагнетиків у технологіях переносу спіну, пристроях пам'яті наступного покоління та високочастотній електроніці. Дослідження опубліковано в науковому журналі Physical Review X.