新型非对称自旋力矩机制在《物理评论快报》发表 助力反铁磁存储180°确定性翻转

信息技术快速发展之下,传统铁磁存储器正逼近物理极限。反铁磁材料因无漏磁、抗干扰、响应快等特点,被认为是下一代存储技术的重要方向。但要实现其内部Néel矢量的确定性翻转,仍是走向应用的关键难题。长期以来,研究主要受两点限制:第一,反铁磁体总磁矩为零,传统磁场调控几乎不起作用;第二,常规自旋轨道力矩在共线反铁磁体中对称性过强,使Néel矢量往往只能转动90度或出现随机跳变,难以实现二进制存储所需的稳定180度翻转。 针对这个难题,研究团队提出非对称自旋力矩(AST)理论。其思路是通过结构设计引入晶体对称性破缺,让反铁磁体两个子晶格上的自旋积累不再相同,从而产生具有方向性的驱动力。理论计算表明,在现有工艺条件下,可用微秒级电流脉冲实现可控写入。 实验验证也取得关键进展。在Mn₂Au等低对称性材料中,团队观测到清晰的磁电阻阶跃信号,表明Néel矢量能够沿预定路径完成180度翻转。该技术同时显示出潜在的器件优势:翻转速度可达亚皮秒量级,存储密度有望较传统方案提升一个数量级,并可避免比特间串扰。 业内专家认为,这项研究不仅给出更具通用性的材料设计思路,也为新型存储器的实现提供了新的路线。随着5G/6G通信、人工智能等应用对存储速度和密度提出更高要求,该成果有望推动存储技术迈向“反铁磁时代”。

反铁磁自旋电子学的意义,不只在于更快的开关和更高的集成度,更在于它为信息器件提供了不同于传统磁学的实现路径。围绕对称性破缺与确定性写入展开的机制创新,正在把“难以写入”的反铁磁推进到“可编程、可工程化”的阶段。下一步能否将此机理落地为稳定、低功耗、可量产的器件方案,将成为该领域接下来竞争与合作的重点。