研究团队制备新型二氧化钌薄膜：可应用于自旋电子器件，打造高性能存储

3 月 15 日消息，日本物质材料研究机构（NIMS）、东京大学、京都工艺纤维大学以及东北大学的研究团队近日宣布，他们在制备的新型二氧化钌（RuO₂）薄膜中观察到了“交替磁性”（Altermagnetism）机制, 这使其在自旋电子器件中具有重要潜力。

作为比较，传统铁磁材料虽然容易写入数据，但对外界杂散磁场较为敏感，在设备不断微型化、集成度不断提高的情况下更容易产生误差。反铁磁材料则对外界干扰更稳定，但由于其自旋结构相互抵消，难以通过电学方式读取存储的信息。

而自旋电子器件兼顾了易写入数据、抗外界干扰两大特点，其利用电子“自旋”实现信息存储。制造商可以通过操控电子自旋状态，实现更快的开关速度、更低的能耗，打造无需持续供电即可保存数据的非易失性存储。

参考研究文献，团队在本次研究中成功在 Al₂O₃(1̅02) r 面衬底上制备出单取向（薄膜中的原子晶格在同一方向上排列）的新型 RuO₂(101) 外延薄膜。在进一步的观察中，研究团队观察到材料内部磁极存在相互抵消的现象，并测量到了自旋分裂磁阻效应（即电阻会随电子自旋方向的变化而发生改变），显示出这种材料在自旋电子器件中具有重要潜力。

未来，研究团队计划进一步探索基于这种新型二氧化钌薄膜。同时，本次研究中建立的基于同步辐射的磁性分析方法，也有望应用于其他潜在的交替磁性材料，为自旋电子学的发展打开新的研究方向。