新合金创磁化密度极值

本报讯新兴的自旋电子领域使用电子自旋来延长电池寿命，从而提高硬盘驱动器、手机组件等固态设备的性能。然而，自旋电子学的发展正受到所谓的斯莱特-鲍林极限的阻碍。斯莱特-鲍林极限是指一种材料所能包含的最大磁化强度。现在，一种新的薄膜有望突破这个持续了几十年的基准。

最近，蒙大拿州立大学和劳伦斯·伯克利国家实验室的一组研究人员在美国物理联合会(AIP)的出版物《应用物理快报》上宣布，他们已经构建了一个由铁、钴和锰组成的稳定薄膜。与斯莱特-鲍林极限相比，它能使平均原子磁矩增加50%。这种体心立方三元合金是通过一种称为分子束外延(MBE)的技术制成的，磁化密度为3.25玻尔磁子/原子，超过了先前认为的最大值2.45。

"我们在磁性材料最重要的参数之一上取得了潜在的突破."蒙大拿州立大学的论文作者之一伊夫·伊兹尔达说，“一个大磁矩就像钢的强度一样。越大越好。”

斯莱特-鲍林曲线描述了合金的磁化密度。几十年来，铁钴二元合金一直占据主导地位，实现了2.45玻尔磁子/原子的最大平均原子磁矩，并定义了稳定合金磁化密度的电流极限值。此前，研究人员将铁钴合金与高磁矩过渡金属如锰混合。然而，当制造这些三元合金时，它们失去了大部分的中心立方结构，这是高磁性的关键组成部分。

研究人员使用分子束外延(MBE)，一种类似于将单个金属原子的珠子一层一层地串在衬底上的精细技术，来制造10-20纳米厚的薄膜。薄膜中约60%的活性成分保持以身体为中心的立方体结构，而在单一状态下该比例仅为25%。(宗华)

中国科学新闻(2018-03-07第二版国际版)