Управление электронными сигналами без нагрева. Физики обнаружили новый эффект в теллуриде марганца

Это открытие позволило детально изучить магнитную структуру материала и разработать новый способ управления его электрическим откликом. Работа посвящена альтермагнетизму — недавно открытой форме магнетизма, сочетающей преимущества ферромагнетиков и антиферромагнетиков. Благодаря этому альтермагнетики рассматриваются как основа для создания более быстродействующей электроники с низким уровнем тепловыделения.

Основная сложность исследования заключалась в том, что гексагональный теллурид марганца обычно образует многодоменные структуры. Отдельные магнитные домены ориентируются в различных направлениях, чтобы соответствовать симметрии кристаллической решетки. В результате их сигналы перекрываются, что мешает точно определить собственную магнитную структуру материала.

Для решения этой проблемы физики применили одноосное растяжение материала. Создание искусственного напряжения позволило перевести теллурид марганца в однодоменное состояние. В результате ученые смогли не только четко различить его структуру, но и наблюдать аномальный эффект Холла — возникновение поперечного напряжения при прохождении электрического тока.

В ходе экспериментов выяснилось, что при температуре около 230 кельвинов (что соответствует минус 43,15 градуса Цельсия) деформация способна изменять полярность сигнала Холла. Это позволяет переключать электрический отклик без существенного изменения основных магнитных взаимодействий. Расчеты показывают, что изменение деформации всего на 1% дает эффект, эквивалентный изменению температуры примерно на 150 кельвинов.

По словам авторов исследования, возможность регулирования свойств связана с изменениями кривизны Берри, описывающей поведение электронов в структуре материала. Поскольку управлять магнитными свойствами с помощью температуры в реальных устройствах сложно, механическое напряжение может стать эффективной альтернативой.

Ученые рассматривают полученные результаты как важный шаг к практическому использованию альтермагнетиков в технологиях переноса спина, устройствах памяти следующего поколения и высокочастотной электронике.

Результаты исследования опубликованы в научном журнале Physical Review X.