研究人员在偶数层 MnBi₂Te₄ 中观察到反铁磁二极管效应

Josiah02 · 发表于 2024-9-23 13:47:50

反铁磁体是一种材料，其中相邻原子的磁矩以交替模式排列，导致没有净宏观磁性。这些材料具有有趣的特性，可能有利于自旋电子学和电子设备的开发。
哈佛大学的研究人员最近在偶数层 MnBi 2 Te 4中观察到了反铁磁二极管效应，MnBi 2 Te 4 是一种反铁磁材料，其特征是中心对称晶体不表现出定向电荷分离。他们观察到的这种效应可用于开发各种技术，包括平面场效应晶体管和微波能量收集设备。
该研究发表在《自然电子》杂志上。
二极管效应现已在多种材料中得到观察，它是指器件内电流以单一方向流动。具有这种效应的材料已用于开发各种器件，包括无线电接收器、数字电路、温度传感器和微波电路。
最近，一些研究人员在晶体结构缺乏对称中心的导电材料（也称为非中心对称极性导体）中观察到了超导二极管效应。基于他们的观察，哈佛大学的团队开始探索反铁磁拓扑绝缘体 MnBi 2 Te 4中是否存在类似的效应。
“非中心对称极性导体是本征二极管，可用于开发非线性应用，”高安远、陈少文及其同事在论文中写道。“此类系统最近已扩展到非中心对称超导体，并且已观察到超导二极管效应。我们报告了无方向电荷分离的中心对称晶体中的反铁磁二极管效应。”
研究人员利用均匀分层的 MnBi 2 Te 4制造了两种不同电极配置的器件。其中一些器件具有霍尔条形电极（即通过电流的纵向电极和用于测量霍尔效应的横向电极），而另一些器件具有径向分布的电极（即围绕中心点呈圆形排列）。
研究人员在两种类型的器件中都观察到了以非线性传输为特征的反铁磁二极管效应。随后，他们收集了各种测量数据，以确认他们所观察到的确实是反铁磁二极管效应。
为了研究偶层 MnBi 2 Te 4的特性并揭示反铁磁二极管效应，该团队使用了各种技术。这些技术包括空间分辨光学方法和收集电和频产生 (SFG) 测量值的技术。
高、陈和他们的同事写道： “我们在非线性电子设备中观察到了大的二次谐波传输，这是由偶数层 MnBi 2 Te 4的补偿反铁磁态实现的。”
“我们表明，这种反铁磁二极管效应可用于制造平面场效应晶体管和微波能量收集装置。我们还表明，电和频生成可用作检测量子材料中非线性响应的工具。”
在论文中，作者强调了他们观察到的反铁磁二极管效应在开发反铁磁逻辑电路、微波采集器和自旋电子器件方面的潜力。他们的工作可能很快会为进一步研究这种效应以及如何利用它制造新的高性能设备铺平道路。

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