新型磁存储器具有高能效和鲁棒性。它们是基于工作频率在千兆赫范围内的铁磁体。反铁磁体可以进一步提高工作频率，但不能有效地激发。
来自凯泽斯劳滕和美因茨的研究人员现在已经证明，基于薄反铁磁体/铁磁体双层的磁异质结构可以结合两种材料的优点:高工作频率和高效激发。这项研究发表在《物理评论快报》杂志上，并被列为编辑建议。
磁性材料在电子设备的信息处理和传输中起着核心作用。凯泽斯劳滕-朗道大学物理系应用自旋现象小组的负责人马蒂亚斯·韦勒教授说:“我们区分了不同类别的磁铁。”
“铁磁体具有净磁化强度，用作永磁体，会产生杂散场。他们很容易激动。它们的动态在千兆赫兹范围内。”
第二类磁性材料的行为完全不同:反铁磁体。“从外面看，你看不出它们有磁化。它们没有显示出任何可以相互作用的净磁矩。这使得他们很难兴奋，”博士生哈桑·阿尔·哈姆多解释说，他是当前研究的第一作者。
然而，一旦它们被激发，它们在太赫兹范围内表现出更快的动态。这一事实使它们在通信技术和磁存储器等各种应用领域变得有趣，因为处理速度可以显着加快。“然而，由于反铁磁体不能有效地激发，它们的应用受到限制，”韦勒继续说。
凯泽斯劳滕的研究人员与来自美因茨的研究同事一起，现在已经展示了如何使用反铁磁体的更快动力学。在他们的实验中，他们使用了一种混合材料。“它由两个薄层组成，一个是铁磁性的，一个是反铁磁性的，”韦勒解释说。铁磁层是一种常见的镍铁化合物，例如，在变压器中也发现了这种化合物。反铁磁层是一种锰金化合物。
异质结构的特殊特征是在反铁磁-铁磁界面上直接排列自旋。Al-Hamdo说:“自旋描述了量子粒子的固有角动量，是所有磁现象的基础。在界面处，我们发现了一个定义良好的自旋顺序。
“这导致了反铁磁和铁磁自旋的异常强耦合。这种耦合是如此明显，以至于反铁磁体的自旋根据铁磁体的磁化强度排列。这个属性是独一无二的。”
这种异质结构是由美因茨约翰内斯·古腾堡大学的同事们发明的。美因茨的同事们也开发了理论模型来解释凯泽斯劳滕的实验结果。
“通过利用我们异质结构的独特性质，我们成功地将磁激发从铁磁体转移到反铁磁体。这样，我们得到了比纯铁磁体更高的频率。频率介于反铁磁体和铁磁体之间。
这些结果对未来的应用很有意义。“对于新兴的移动应用，需要更高的频率，”韦勒举了一个例子。“通过这种耦合，我们正在进入这些领域。”应用领域还可以是存储技术，如磁性随机存取存储器或通过自旋扭矩振荡器产生微波，其中更高的频率将提高性能。
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