Ученые из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) и Института Поля Шерера (PSI) открыли новый класс материалов с электронными свойствами, идеально подходящими для приложений спинтроники: электронных устройств со сверхнизким энергопотреблением и памяти увеличенной емкости. Статья об этой работе вышла в издании Nature Communications.

Новый материал — теллурид германия (GeTe), легированный марганцем — принадлежит к небольшому классу так называемых мультиферроиков (у них ферроэлектрические и ферромагнитные свойства напрямую связаны между собой). Конкретно в этом материале сочетание спин-орбитального взаимодействия с магнетизмом порождает экзотические свойства, впервые наблюдавшиеся экспериментально.

В своих исследованиях швейцарские физики использовали пленки GeTe толщиной всего около 200 нм и метод фотоэмиссии, который базируется на фотоэлектрическом эффекте, предсказанном ещё Альбертом Эйнштейном.

Выявленные ими переплетения электрических и магнитных свойств стали визитной карточкой нового класса материалов, «мультиферроиковых полупроводников Рашбы», где Рашба относится к типу разделения спинов.

Рассмотрение на фундаментальном уровне показало, что электрическая и магнитная поляризации в исследуемом соединении строго антипараллельны, что отличает его от немногих известных мультиферроиков. При этом экзотические свойства распространяются на весь материал, а не локализуются в небольших областях, что может иметь далекоидущие последствия.

Как отмечает Хуго Дил (Hugo Dil) из EPFL, по электронной структуре этот материал является аналогом топологических (3D) изоляторов. Именно это свойство создаёт предпосылки для появления фермионов Майораны, которые могут найти применение в будущих квантовых компьютерах.