Источник фото: ScienceDaily
Физики Университета Карнеги — Меллона обнаружили необычную магнитную реакцию, которая меняет представления об эффекте Холла. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Materials. Открытие может помочь в создании более простых и гибких магнитных датчиков для электроники, транспорта и медицинской визуализации.
Эффект Холла известен с 1879 года: при воздействии магнитного поля, направленного перпендикулярно проводнику с током, заряды смещаются в одну сторону и возникает измеряемое напряжение. По этому сигналу определяют свойства материала, включая тип носителей заряда, их количество и подвижность. Такие датчики уже применяются, в частности, в автомобилях и компьютерных клавиатурах.
Ранее считалось, что эффект Холла возникает только при перпендикулярном направлению пленки магнитном поле. Как заявил доцент физики Симранджит Сингх, исследователи получили отклик и при расположении поля в плоскости материала. Это позволяет изучать многомерные магнитные и топологические структуры в системах конденсированного состояния.
Для эксперимента ученые использовали теллурид тантала и иридия TaIrTe4, обладающий необходимой кристаллической симметрией. Материал сделали толщиной в несколько атомных слоев и соединили с магнитным слоем Cr2Ge2Te6. Благодаря близости слоев обычно немагнитный TaIrTe4 приобрел магнитные свойства, сохранив свои электронные характеристики.
В созданном устройстве специалисты зафиксировали обычный сигнал Холла и дополнительный сигнал, связанный с намагниченностью в плоскости материала. Один сверхтонкий датчик благодаря этому способен определять магнитное поле сразу по нескольким осям. Раньше для измерений в двух направлениях требовалось использовать два отдельных сенсора.
Теоретическое моделирование показало, что соединение материалов снижает симметрию и создает дополнительное спин-орбитальное взаимодействие на границе слоев. Оно необходимо для появления аномального эффекта Холла в плоскости при низких температурах, когда Cr2Ge2Te6 становится ферромагнетиком. Ученые продолжают изучать другие сочетания материалов и проверяют работу устройства при комнатной температуре.
