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纳米加工技术实现独立GaMnAs纳米结构中磁各向异性的应变调控

DOI：10.1038/s41598-019-50115-1 期刊：Scientific Reports 出版年份：2019 更新时间：2025-09-12 10:27:22
摘要： 应变会扰动固体中的原子有序排列，其影响深远——从提升硅中载流子迁移率到导致载流子局域化，从氧化物中电偶极子稳定化与纳米机械晶体管作用，到无需外加磁场即可操控n-GaAs中的自旋。在载流子介导的铁磁半导体GaMnAs中，高度依赖应变的相对论性自旋-轨道相互作用（这类磁相互作用）对决定磁各向异性（MA）和各向异性磁电阻（AMR）起着关键作用。通过测量反?；舳вΓˋHE）和平面霍尔效应（PHE），我们发现应变会改变纳米加工GaMnAs结构中的MA和AMR。本文报道了通过孤立GaMnAs霍尔条结构的应变弛豫，以及制备非对称机械屈曲GaMnAs微霍尔条结构施加系列局部应变所实现的MA调控。在AHE和PHE测量中，我们观察到随着悬空结构中晶格失配导致的压应变弛豫，面内MA减弱而面外MA增强。通过在GaMnAs单霍尔交叉结构中构建完全可扩展的二进制机械存储元件，我们展示了这种机械操控功能及其双稳态机械状态与对应AHE响应。
作者： Chanuk Yang，Jae-Hyun Lee，Myunglae Jo，Young Duck Kim，Sung Un Cho，Donguk Kim，Yun Daniel Park
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

通过应变调控研究GaMnAs纳米结构中磁各向异性(MA)和各向异性磁电阻(AMR)的改性，利用反?；舳в?AHE)和平面霍尔效应(PHE)进行测量。

研究成果

研究表明，机械应变能有效调控GaMnAs纳米结构中的磁各向异性，从而改变反常霍尔效应和面内霍尔效应响应。该发现为低功耗自旋电子器件和机械存储元件提供了潜在应用前景。

研究不足

该研究的局限性在于GaMnAs结构对制备过程中产生的应变较为敏感，且机械屈曲具有非线性特性，这可能影响实验的可重复性。此外，观察到显著效应的温度范围受到材料铁磁有序温度的限制。

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