Collaborative Research: Field Control of Spin Transport in Antiferromagnet Perovskite Oxide Heterostructures

合作研究:反铁磁体钙钛矿氧化物异质结构中自旋输运的场控制

基本信息

  • 批准号:
    2004704
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 26.52万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2020-07-01 至 2024-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

NON-TECHNICAL DESCRIPTIONThis project investigates the spin of electrons in a special type of materials (artificially layered oxides) where the direction of the antiferromagnetic spins can be controlled. The knowledge gained from this project could help develop novel electronic devices for information processing which, unlike traditional electronic devices, are not limited by heat generated by electron flow. These new devices would have faster operation, scalability to nanoscale regimes, and robust stability due to the insensitivity to external applied electric or magnetic fields. The research project develops new measurement techniques and devices, and trains young scientists and engineers in a field that combines Physics, Materials Science and Engineering, and Electrical Engineering. Outreach activities include supporting the University of Denver Society for Physics Students, their outreach programs at local museums and amusement parks, and the UC Davis Mathematics, Engineering, Science Achievement Center. TECHNICAL DETAILSThe goal of this project is to develop a fundamental understanding of spin transport in a nearly ideal antiferromagnetic model system consisting of antiferromagnetic/ferromagnetic interfaces in perovskite oxide heterostructures. This system provides the unique ability to control the antiferromagnetic order with low values of applied magnetic field through spin-flop coupling (perpendicular alignment) with an adjacent ferromagnetic layer. In addition, as temperature increases, the antiferromagnetic order evolves to show parallel alignment with the ferromagnetic layer in nanowire structures. Our focus is to measure non-local spin transport which provides an unambiguous probe of spin flow. Additional education activities include the training of undergraduate and graduate students in state-of-the-art synthesis, nano-lithography, and characterization tools, including synchrotron radiation-based characterization techniques at U.S. national laboratories.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
非技术描述该项目研究了一种特殊类型的材料(人工层状氧化物)的电子自旋,其中可以控制抗磁性旋转的方向。从该项目中获得的知识可以帮助开发用于信息处理的新型电子设备,与传统的电子设备不同,它不受电子流量产生的热量的限制。由于对外部施加的电场或磁场的不敏感,这些新设备将具有更快的操作,对纳米级机制的可扩展性以及稳健的稳定性。该研究项目开发了新的测量技术和设备,并在结合物理,材料科学和工程以及电气工程的领域培训了年轻的科学家和工程师。外展活动包括支持丹佛大学物理学生,他们在当地博物馆和游乐园的外展计划以及加州大学戴维斯分校的数学,工程,科学成就中心。技术细节该项目的目的是在几乎理想的抗铁磁模型系统中发展对旋转传输的基本了解,该模型系统由钙钛矿氧化物异质结构中的抗铁磁/铁磁界面组成。该系统提供了独特的能力,可以通过与相邻的铁磁层通过自旋触发耦合(垂直对齐)来控制具有较低施加磁场值的防铁磁阶。另外,随着温度的升高,抗铁磁阶的演变以与纳米线结构中的铁磁层平行排列。我们的重点是测量非本地旋转转运,该转运提供了旋转流的明确探针。 其他教育活动包括在最先进的合成,纳米光刻和表征工具中培训本科和研究生的培训,包括在美国国家实验室的基于同步器辐射的表征技术。该奖项反映了NSF的法定任务,并通过基金会的知识绩效和广泛的影响来评估NSF的法定任务。

项目成果

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