새로운 "이중 페로브스카이트" 재료는 무연 특성 덕분에 스핀트로닉스 장치를 위한 보다 환경 친화적인 플랫폼이 될 수 있습니다. 현재 형태의 재료는 30K 미만에서만 자성을 띠지만(실용적인 적용에는 너무 낮음) 스웨덴 Linköping 대학의 개발자와 미국, 체코, 일본, 호주 및 중국의 동료들은 예비 실험이 다음과 같다고 말합니다. 그럼에도 불구하고 이 새로운 광전자 재료로 빠르고 에너지 효율적인 정보 저장 장치를 만들기 위한 유망한 단계입니다.

일반적으로 할라이드 페로브스카이트는 ABX를 가지고 있습니다.₃ A가 세슘, 메틸암모늄(MA) 또는 포름아미디늄(FA)인 구조; B는 납 또는 주석이고; X는 염소, 브롬 또는 요오드이다. 이 유형의 재료는 조정 가능한 밴드갭 덕분에 광범위한 태양 스펙트럼 파장에 걸쳐 빛을 흡수하고 그 안에 있는 전자와 정공은 장거리에 걸쳐 빠르게 확산됩니다(높은 전하 캐리어 이동도 및 수명). 이러한 특성은 태양 전지, 발광 다이오드, 레이저 및 광검출기와 같은 고성능 광전자 장치를 위한 매력적인 빌딩 블록이 됩니다.

스핀 관련 속성

최근 연구원들은 납 할라이드 페로브스카이트가 납의 강력한 스핀-궤도 결합 덕분에 흥미로운 스핀 특성을 자랑한다는 사실을 발견했습니다. 이 결합은 전자의 움직임을 양자 스핀과 연결하며, 그 강도는 전자가 재료를 통해 이동할 때 유도된 자기장과 전자의 고유 스핀이 상호 작용하는 정도를 결정합니다. 따라서 이러한 결합은 재료의 자기적 특성뿐만 아니라 스핀트로닉스 장치(즉, 전자의 스핀과 전하를 이용하는 장치)의 성능에도 중요합니다.

지금까지 납 기반 할로겐화물 페로브스카이트는 동급에서 이 바람직한 자기 특성을 가진 유일한 재료로 생각되었습니다. 납은 인간, 동물 및 더 넓은 환경에 독성이 있기 때문에 그 존재는 물질 개발을 제한했습니다.

예비 실험

그러나 이제 다음이 이끄는 팀은 펑 가오 납 기반 사촌의 자기 특성을 유지하면서 상자성 철 이온(Fe³⁺) 납 대신. 연구팀은 세슘, 은, 비스무트, 브롬으로 이루어진 페로브스카이트에 철 이온을 결합시켜 이 물질을 만들었다.₂AgBiBr₆. NEXAFS(Near Edge X-ray Absorption Fine Structure) 및 ssNMR(Solid-State Nuclear Magnetic Resonance) 기술을 사용하여 수행한 일련의 측정에서 Gao와 동료들은 Fe가³⁺ Bi를 대체³⁺ 이 철 합금 이중 페로브스카이트에서 FeBr을 형성합니다.₆ 재료의 결정 구조 전체에 고르게 분포된 클러스터.

결합된 SQUID(초전도 양자 간섭 장치) 및 ESR(전자 스핀 공명) 측정에 따르면 새로운 페로브스카이트 물질은 30K 미만의 온도에서 자성을 띤다. Gao는 이 온도가 실제 응용에는 너무 낮다는 것을 인정하지만 재료는 아직 개발 초기 단계에 있습니다. 연구원들은 자기 반응을 일으키는 원인이 무엇인지 완전히 확신하지 못한다고 덧붙였습니다. 그들의 결과는 아마도 재료의 국부적 영역에서 약한 강자성 또는 반 강자성 반응 때문일 것이라고 제안합니다.

양성자 펌프를 이용한 자기 제어

"그렇다면, 우리는 스핀트로닉스 응용 분야에 잠재적으로 사용될 수 있는 완전히 새로운 종류의 할라이드 이중 페로브스카이트 합금을 보유하고 있습니다."라고 Gao는 말합니다. "그러나 적어도 더 높은 온도에서 자기 특성을 얻기 위해서는 더 많은 연구가 필요합니다."

에 그들의 작업을 보고하는 연구원들은 과학의 발전, 그들은 이제 더 높은 압력에서 실험을 반복하고 더 높은 온도에서 재료의 자기 특성을 유지하기 위해 화학적 공동 도핑 및 합금을 사용할 계획이라고 말합니다. "우리는 또한 이러한 물질을 설계하는 방법을 더 잘 이해하기 위해 자기 이중 페로브스카이트의 구조-특성 관계에 초점을 맞출 것입니다."라고 Gao는 말합니다. 물리 세계. "우리의 작업이 빠르고 에너지 효율적인 정보 저장을 위한 스핀트로닉 이중 페로브스카이트를 탐구하는 미래의 노력을 장려하기를 바랍니다."

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• 출처: https://physicsworld.com/a/magnetic-perovskite-gets-the-lead-out/