开创设计磁力的新方法

东京大学的研究人员已经提出并成功地证明了一种新概念，即通过带状工程人工控制铁磁薄膜中磁化的优选取向或易轴，这是一种控制材料中电子能带结构的方法。

降低功耗将是物联网/互联网中电子设备的基本要求，通过互连的数字网络连接人和机器的所有事物(IoT / IoE)时代。自旋电子学是一个很有前途的研究领域，可能提供可能的解决方案，通过非易失性磁化降低电子器件的功耗 - 其中磁化状态可以在没有铁磁材料供电的情况下保持; 然而，需要大量的能量来扭转磁化，这是推动其应用的障碍。为了解决这个问题，科学家们正在考虑人为地控制铁磁薄膜中的易磁化轴，以显着降低功耗。

由当时的项目研究员Iriya Muneta，副教授Shinobu Ohya和东京大学工程研究生院的Masaaki Tanaka教授领导的研究小组使用了所谓的量子阱结构，一个非常薄的铁磁层，几纳米在目前的研究中，很厚。量子阱越薄，电子和空穴的量子限制越强，带正电荷。该集团制造的隧道二极管具有量子阱，由于膜厚度的变化而具有不同的量子尺寸效应，由GaMnAs(镓，锰，砷)组成，半导体是独特的，因为它表现出铁磁性。通过改变磁化方向和测量隧道电流，研究人员发现了易磁化轴方向的对称性(即，根据电压的变化(空穴的能量)，状态密度的磁化方向依赖性的对称性显着变化。此外，他们发现这种现象在具有更强量子限制的更薄的GaMnAs量子阱中更为明显。

在本研究中为半导体器件开发的带状工程在铁磁材料中的独特应用可能为控制磁化的新方法打开了大门，并最终导致低能电子器件的发展。

“通过将我们控制易磁化轴的方法与广泛使用的电场效应相结合，可以以更低的功耗控制铁磁体的磁化，”Tanaka说。他继续说道，“通过波段工程控制磁力是一个尚未开发的领域，因此我们预计进一步的研究将产生更令人兴奋的新发展。”

“我偶然发现了这种新现象，”Muneta表示，他完成了大部分实验。他补充道，“为了揭示正在发生的事情，我很长时间地进行了实验和分析，最终能够得出明确的结论。这项研究为铁磁半导体带来了新的潜力。“