Исследование «Coexisting Non-Trivial Van der Waals Magnetic Orders Enable Field-Free Spin-Orbit Torque Magnetization Dynamics», опубликованное в журнале Advanced Materials, посвящено открытию и исследованию нового двумерного ван-дер-ваальсового магнитного материала — сплава (Co₀.₅Fe₀.₅)₅₋ₓGeTe₂ (CFGT).

Учёные обнаружили, что в этом материале одновременно сосуществуют два типа магнитного порядка — ферромагнитный и антиферромагнитный — при этом они формируются внутри одного кристалла, а не на границе между разными слоями, как это обычно бывает. Такое сочетание создаёт внутреннее обменное смещение (exchange bias) и вызывает наклонённую перпендикулярную магнетизацию, когда магнитные моменты слегка отклонены от оси.

Благодаря этим свойствам, исследователям удалось достичь детерминированного переключения магнитного состояния при помощи спин-орбитального момента (spin-orbit torque, SOT) — причём без внешнего магнитного поля. Это важный результат для спинтроники, так как традиционные устройства требуют внешнего поля для управления магнитной ориентацией, что повышает энергопотребление и усложняет схемы.

В экспериментальной части работы авторы создавали гетероструктуру, где слой CFGT сочетался с платиновым слоем, служащим источником спинового тока. Измерения показали, что устройство обладает высокой эффективностью спин-орбитального переключения и низкой критической плотностью тока, необходимой для изменения магнитного состояния. Теоретические расчёты с использованием методов функционала плотности и моделирования Монте-Карло подтвердили стабильность обнаруженного двойного магнитного порядка.

Ключевая ценность этого исследования состоит в том, что авторам удалось добиться переключения магнетизации без применения внешнего магнитного поля в едином двумерном материале, без использования сложных многослойных систем. Такое решение значительно упрощает архитектуру устройств, уменьшает энергозатраты и повышает их стабильность в работе. Подобные материалы могут стать основой нового поколения спинтронных технологий — более энергоэффективных, быстрых и надёжных элементов памяти и логических схем.

📕 Тематические ссылки:
https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202502822
https://hightech.fm/2025/09/29/coexisting-magnetic-states
http://www.issp.ac.ru/journal/perst/Control/Inform/perst/2018/18_5_6/n.php?file=perst.htm&label=F_18_5_6_6