硫酸測試實驗室-廣東分析檢測中心

  新興的自旋電子學領域利用電子自旋延長電池壽命，從而增強諸如硬盤驅動器、手機組件等固態設備的性能。不過，自旋電子學的發展正在遭遇被稱為斯萊特—鮑林極限的阻礙。斯萊特—鮑林極限是指一種材料所能包含的磁化強度的值。如今，一種新的薄膜有望突破這個持續了幾十年的基準。

  近日，一個由美國蒙大拿州立大學和勞倫斯伯克利實驗室研究人員組成的團隊在美國物理聯合會（AIP）出版集團所屬《應用物理快報》上宣布，他們構建了一種由鐵、鈷、錳制備的穩定薄膜。和斯萊特—鮑林極限相比，其能使平均原子磁矩提高50%。這種體心立方三元合金由一種被稱為分子束外延（MBE）的技術制成，磁化密度達到3.25玻爾磁子/原子，擊敗了此前被認為的值2.45。

  “我們在磁性材料重要的一個參數上獲得了潛在突破。”來自蒙大拿州立大學的論文作者Yves Idzerda介紹說，“大的磁矩就像鋼鐵的強度一樣，越大越好。”

  斯萊特—鮑林曲線描述了合金的磁化密度。幾十年來，鐵—鈷二元合金占據主導地位，實現了平均原子磁矩的值——2.45玻爾磁子/原子，并且定義了穩定合金磁化密度目前的極限值。此前，研究人員將鐵鈷合金和像錳一樣的高磁矩過渡金屬混合。不過，當這些三元合金被制成時，它們喪失了大部分體心立方結構，而后者是高磁性的關鍵組成部分。

  此次研究人員利用MBE—— 一種與將單個金屬原子串成的珠子一層層滴在基片上類似的精細技術，創建了10~20納米厚的薄膜。約60%的薄膜有效成分保持了體心立方結構，而在單獨狀態下這一比例僅為25%。