p (Phys.org) - Pesquisadores demonstraram que revestir um filme de cobalto com grafeno dobra a anisotropia magnética perpendicular do filme (PMA), de forma que atinge um valor 20 vezes superior ao das tradicionais multicamadas metálicas de cobalto / platina que estão sendo pesquisadas para esta propriedade. Em um material com alto PMA, a magnetização é orientada perpendicularmente à interface das camadas do material. Materiais de alto PMA estão sendo pesquisados ​​para suas aplicações em dispositivos spintrônicos de próxima geração, como memórias de alta densidade e portas lógicas tolerantes ao calor.
Os pesquisadores, Hongxin Yang, et al., publicaram um artigo sobre o aprimoramento gigante do PMA em uma edição recente da Nano Letras . p Em geral, dispositivos spintrônicos funcionam usando campos magnéticos e elétricos para alternar spins de elétrons entre seus dois estados, o que permite que os spins sejam usados ​​como portadores de informações binárias. Um dos objetivos nesta área é reduzir o tamanho dos dispositivos spintrônicos enquanto obtém a retenção de informações de longo prazo de mais de 10 anos. Para fazer isso, o material de armazenamento deve ter um grande PMA.

p "A anisotropia magnética perpendicular (PMA) em interfaces ferromagnéticas de metal de transição / isolador tornou-se de grande interesse no contexto do desenvolvimento de vários dispositivos spintrônicos, "co-autor Mairbek Chshiev, um físico teórico e professor da Joseph Fourier University em Grenoble, França, contado Phys.org . "O aprimoramento do PMA efetivo pode ser alcançado aumentando o PMA de superfície ou minimizando a magnetização de saturação da camada de armazenamento. As heteroestruturas de co-grafeno apresentadas no manuscrito se beneficiam de ambas as propriedades."

p Como os pesquisadores explicam em seu artigo, o aprimoramento de PMA nos filmes de cobalto revestidos com grafeno se origina no nível atômico, onde o grafeno afeta a energia dos diferentes orbitais de elétrons do cobalto. O revestimento de grafeno muda a forma como esses orbitais se sobrepõem, o que, por sua vez, muda a direção do campo magnético geral do filme de cobalto:parte da magnetização que era originalmente paralela à superfície do filme agora está orientada perpendicularmente à superfície do filme.

p O cobalto revestido com grafeno tem outra vantagem, que é que o filme pode ser feito significativamente mais espesso do que outros materiais de alto PMA. Tipicamente, materiais de alto PMA podem ter apenas cinco ou mais camadas de espessura antes que seu magnetismo perpendicular comece a se reorientar espontaneamente na direção paralela. Os pesquisadores aqui demonstraram que o cobalto revestido de grafeno pode manter sua orientação perpendicular mesmo em 13 camadas de espessura, que é outro benefício para aplicativos.

p "Para otimizar ainda mais a escalabilidade do tamanho reduzido de dispositivos spintrônicos, o PMA efetivo da camada de armazenamento deve ser maximizado para que o fator de estabilidade térmica permaneça alto o suficiente para alcançar uma retenção de longo prazo em aplicações de gigabit, "Chshiev disse.

p Os pesquisadores esperam que esses resultados, que demonstram o grande aprimoramento de PMA fornecido pelo revestimento de grafeno, fará com que as estruturas de grafeno-cobalto sejam candidatas promissoras para futuros dispositivos spintrônicos. Eles plantam para continuar investigando outros materiais de alto PMA no futuro.

p "Vamos explorar outras combinações de materiais com baixo acoplamento spin-órbita, mas com altos valores de PMA para dispositivos spintrônicos tradicionais e grafenos em geometria vertical, incluindo junções de túnel magnético, "Chshiev disse." Fenômenos orbitrônicos de spin em dispositivos baseados em grafeno lateral também serão explorados. " p © 2015 Phys.org