特殊熱處理可改善新型磁性材料，將會(huì)成為未來(lái)信息存儲(chǔ)設(shè)備的新希望

Skyrmions被認(rèn)為是信息存儲(chǔ)設(shè)備的希望。這些信息存儲(chǔ)設(shè)備可能能夠?qū)崿F(xiàn)巨大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理能力。

由Helmholtz-ZentrumDresden-Rossendorf（HZDR）領(lǐng)導(dǎo)的研究小組已經(jīng)開發(fā)出一種方法來(lái)生長(zhǎng)承載這些磁渦旋的特殊磁性薄膜材料。這種新方法由是來(lái)自HZDR，萊布尼茲固體和材料研究所，德累斯頓工業(yè)大學(xué)（TUD）的科學(xué)家組成的國(guó)際團(tuán)隊(duì)，用短而非常明亮的閃光燈突然加熱材料。以及中國(guó)合作伙伴在《*功能材料》雜志中進(jìn)行了介紹。

2009年，一個(gè)研究小組做出了一項(xiàng)非凡的發(fā)現(xiàn)：他們發(fā)現(xiàn)微小的磁渦流可以在一種稱為硅化錳的材料中形成，該材料是錳和硅的合金。從那時(shí)起，以英國(guó)物理學(xué)家托尼·斯凱姆（TonySkyrme）的名字命名的這些Skyrmion被認(rèn)為是未來(lái)磁存儲(chǔ)設(shè)備的有希望的候選人。它們可以很容易地在表面上形成并從表面擦除，并且不大于幾納米（十億分之一米），這使其比如今的約50納米的硬盤驅(qū)動(dòng)器上的磁位小得多。

HZDR離子束物理與材料研究所的物理學(xué)家周勝?gòu)?qiáng)博士解釋，與當(dāng)前的硬盤驅(qū)動(dòng)器相比，用天空比磁場(chǎng)更能更好地對(duì)準(zhǔn)天空中的離子。以電流為目標(biāo)可以使我們獲得更好的可擴(kuò)展性，這可能使我們將來(lái)能夠構(gòu)建密度更高，速度更快的存儲(chǔ)設(shè)備。但是，在此過(guò)程中仍然需要克服一些障礙。其中，硅和錳在形成硅化錳晶體時(shí)表現(xiàn)出不利的特性：這兩種元素可以形成許多不同的晶相，而不是始終如一地產(chǎn)生一個(gè)特定的，定義明確的相。Mn-Si合金的薄膜，稱為B20相，特別適合形成天體離子。

但是，生產(chǎn)這種合金絕非易事，因?yàn)樵谏�產(chǎn)過(guò)程中不可避免地會(huì)形成另一種不希望的結(jié)晶相，稱為MnSi1.7，從而阻礙或防止了天合離子的形成。特別地，較低的溫度和較慢的材料冷卻有利于MnSi1.7。周勝?gòu)?qiáng)的團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)出一種防止其形成的方法，僅留下無(wú)缺陷的B20-MnSi薄層。

閃光燈加熱

因此，專家們使用這種快速，密集加熱的煎餅策略作為模型。當(dāng)我們非常簡(jiǎn)單地加熱放置在硅片頂部的錳薄膜時(shí)，我們幾乎不會(huì)向材料中引入能量，這意味著它將迅速冷卻。實(shí)際上，速度之快，以至于不需要的MnSi1.7將沒有時(shí)間形成。面臨的挑戰(zhàn)是如何同時(shí)快速而有力地加熱物體。研究小組在明亮，強(qiáng)烈的白光閃爍中找到了解決方案。

一系列的測(cè)量結(jié)果證實(shí)了這一假設(shè)：通過(guò)改變閃光的功率，我們能夠高精度地調(diào)整不同晶相的比例，當(dāng)我們施加相對(duì)較強(qiáng)的功率時(shí)，就如我們希望的那樣形成了純B20-MnSi薄膜。

與以前在該材料中觀察到的情況相比，現(xiàn)在在這些層中可以生成的天體離子在更寬的溫度和磁場(chǎng)范圍內(nèi)保持穩(wěn)定。硅化錳本身不太適合實(shí)際使用，因?yàn)樗�只能在非常低的溫度下工作。但是它可以作為其他更�?shí)用材料的重要模型。