Sensores de campo magnético podem aprimorar aplicações que requerem gerenciamento eficiente de energia elétrica. Melhorar os sensores de campo magnético abaixo da faixa de picoTesla poderia permitir uma técnica para medir a atividade cerebral em temperatura ambiente com resolução de milissegundos - chamada de encefalografia magnética - sem tecnologia de dispositivo de interferência quântica supercondutor (SQUID), que requer temperaturas criogênicas para funcionar.

Um grupo de pesquisadores do Instituto Nacional de Ciência de Materiais do Japão na Universidade de Tsukuba e LG Japan Lab Inc. explorou o aumento da razão de magnetorresistência em um dispositivo de magnetorresistência gigante de corrente perpendicular ao plano (CPP-GMR) usando um dispositivo semimetálico Liga Heusler CoFeAl0.5Si0.5 (CFAS). A liga tem 100 por cento de elétrons de condução polarizados por spin, que permite uma assimetria de spin muito alta de espalhamento de elétrons e resulta em uma grande razão de magnetorresistência. Eles relatam suas descobertas no Journal of Applied Physics .

A magnetorresistência - uma variação da resistência elétrica em resposta a um campo magnético aplicado externamente - é importante para todas as aplicações de sensores de campo magnético. Para aumentar a sensibilidade dos sensores de campo magnético, a sua relação de magnetorresistência (um valor definido como variação da resistência elétrica contra o campo magnético ou magnetização) deve primeiro ser aumentada.

"Fomos capazes de demonstrar um maior aumento da taxa de magnetorresistência, fazendo pilhas de multicamadas de CFAS e prata (Ag), "disse Yuya Sakuraba, líder do Grupo de Materiais Magnéticos no NIMS. "Ao controlar com precisão a rugosidade interfacial das multicamadas, obtivemos acoplamento de troca intercamada antiparalela entre cada uma das camadas CFAS, até seis, e alcançou não apenas uma alta relação de magnetorresistência, mas também uma alta linearidade de mudança de resistência contra o campo magnético. "

Estudos anteriores demonstraram que ligas de Heusler semimetálicas são adequadas para aumentar a razão de magnetorresistência em dispositivos CPP-GMR. "Espera-se que as ligas à base de Heusler sejam o cabeçote de leitura de próxima geração para unidades de disco rígido com alta densidade de gravação de área acima de 2 terabits por polegada quadrada, "Sakuraba disse.

"E nosso trabalho demonstrou que é possível aumentar ainda mais a relação de magnetorresistência criando uma estrutura de multicamadas, que agora realmente abre o potencial do CPP-GMR baseado em Heusler para aplicações de sensores de campo magnético altamente sensíveis, "Sakuraba passou a explicar.

Os pesquisadores fabricaram um dispositivo totalmente expitaxial em um único substrato cristalino de óxido de magnésio (MgO). Se uma propriedade semelhante pode ser obtida em um dispositivo policristalino, pode se tornar um candidato para um novo sensor de campo magnético com uma sensibilidade maior do que um sensor Hall convencional ou magnetorresistências de túnel.