中科院垂直磁各向異性材料MnGa研究方面取得重要進(jìn)展

　　zui近，期刊《*材料》報(bào)道了中科院半導(dǎo)體研究所超晶格室趙建華研究員和博士生朱禮軍的研究成果——制備出室溫環(huán)境中同時(shí)具有超高垂直矯頑力、*垂直磁各向異性和大磁能積MnGa單晶鐵磁薄膜。

　　同時(shí)具有高矯頑力、高垂直磁各向異性和高磁能積的磁性材料在超高密度垂直磁記錄（~10Tb/inch2）、高性能永磁體和高熱穩(wěn)定性并抗電磁干擾的自旋電子器件等方面有著廣闊的應(yīng)用前景。基于這類(lèi)材料的自旋電子器件主要包括高速、低功耗的磁電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器；高空間分辨率、高靈敏度的磁性傳感器、硬盤(pán)讀頭；高功率微波振蕩器、自旋光隔離器和自旋場(chǎng)效應(yīng)管等。同時(shí)，垂直磁各向異性材料蘊(yùn)含著豐富而有趣的物理現(xiàn)象，包括超大反?；魻栃?yīng)、長(zhǎng)壽命超快自旋進(jìn)動(dòng)和零磁場(chǎng)室溫下向半導(dǎo)體率自旋注入等，對(duì)該類(lèi)材料的研究一直是凝聚態(tài)物理領(lǐng)域的熱點(diǎn)。

　　理論上預(yù)言，不含貴金屬和稀土元素的L10相（四方面心結(jié)構(gòu)）的鐵磁MnGa同時(shí)具有高垂直磁晶各向異性、高磁距、高磁能積、高自旋極化度、超低磁阻尼因子等一系列優(yōu)異特性，是超高密度磁記錄、永磁體和多種自旋電子器件的重要備選材料，過(guò)去十余年中受到了高度關(guān)注。

　　zui近，趙建華研究組通過(guò)分子束外延方法，在半導(dǎo)體GaAs襯底上實(shí)現(xiàn)了L10相Mn1.5Ga均勻單晶薄膜的外延生長(zhǎng)。該類(lèi)薄膜在室溫環(huán)境中表現(xiàn)出4.3 T的超高垂直矯頑力、21.7 Merg/cc的*磁晶各向異性，同時(shí)這類(lèi)材料還具有可以與稀土永磁體相媲美的磁能積以及接近矩形的磁滯回線。該材料支持記錄密度超過(guò)27 Tb/inch2和熱穩(wěn)定性60年以上的垂直磁記錄，支持5 nm以下小尺寸的磁存儲(chǔ)器和磁傳感器等納米器件。這類(lèi)材料的另一個(gè)重要特點(diǎn)是不含稀土和貴金屬元素，成本低廉，有可能取代目前廣泛使用的稀土永磁材料。

　　該項(xiàng)工作得到了超晶格室鄭厚植院士等的合作支持，以及國(guó)家自然科學(xué)基金委和*的經(jīng)費(fèi)支持。