新兴的自旋电子学领域利用电子旋转

新兴的自旋电子学领域利用电子旋转 - 而不是充电 - 通过延长电池寿命来增强硬盘和手机组件等固态设备。然而，自旋电子技术的发展越来越多地遇到一种被称为Slater-Pauling极限的障碍，这是一种材料能够紧密地包裹其磁化强度的最大值。现在，一部新的薄膜有望突破这个已有数十年历史的基准。

蒙大拿州立大学和劳伦斯伯克利国家实验室的研究小组本周在AIP出版社的应用物理快报中宣布，他们建造了一个由铁，钴和锰制成的稳定薄膜，其平均原子力矩可能比斯莱特 - 鲍林的极限。采用称为分子束外延(MBE)的技术制造，三元体心立方(bcc)合金的磁化密度为每个原子3.25个玻尔磁子，最好是先前认为最大值为2.45。

“我们所拥有的是磁性材料最重要参数之一的潜在突破，”蒙大拿州立大学的论文作者Yves Idzerda说。“大磁矩就像钢的强度 - 越大越好。”

Slater-Pauling曲线描述了合金的磁化密度。几十年来，铁钴(FeCo)二元合金占据了至高无上的地位，每个原子的最大平均原子矩为2.45个玻尔磁子，并确定了稳定的合金磁化密度的电流极限。此前，研究人员将FeCo合金与高磁矩过渡金属(如锰)混合。然而，当制造这些三元合金时，它们失去了大部分的bcc结构，这是它们高磁性的关键组成部分。

相反，这个团队转向MBE，这是一种细致的技术，类似于用单个金属原子珠子覆盖基板，每次一层，以产生10-20纳米的Fe9Co62Mn29薄膜。大约60%的可用组合物将bcc结构保持为薄膜，而体积仅为25%。

为了更好地了解合金的成分和结构，该小组使用X射线吸收光谱和反射高能电子衍射。X射线磁圆二色性结果表明，新材料产生的平均原子矩为每个原子3.25个玻尔磁子。当使用更标准的振动样品磁力测定法进行测试时，即使磁化密度下降，它仍然显着高于Slater-Pauling极限 - 2.72。

Idzerda表示，这种差异将提供未来研究的领域，并补充说锰和晶体内的基板之间的界面可能会解释这一差距。

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