科学家揭开“霍尔效应”之谜，寻找下一代存储设备

近日，一个国际物理学家小组在存储器设备中使用反铁磁材料方面取得了进展。

反铁磁体是具有由电子自旋引起的内部磁性，但几乎没有外部磁场的材料。它们之所以受到关注，是因为它们具有数据存储的潜力，因为没有这种外部（或“长距离”）磁场意味着数据单元（位）可以在材料中更密集地存储。

这与标准磁存储设备中使用的铁磁体形成对比。这些设备中的位确实会产生长距离磁场，这会阻止它们靠的太近，否则它们会相互作用。

为读出反铁磁位而进行测量的特性称为霍尔效应，这是一种看起来垂直于外加电流方向的电压。如果反铁磁体中的自旋全部翻转，霍尔电压会改变符号。因此，霍尔电压的一个符号对应于“1”，另一个符号则对应于“0”，它们是所有计算机系统中使用的二进制代码的基础。

虽然科学家们早就知道铁磁材料中的霍尔效应，但反铁磁体中的这种效应在过去十年左右才被认识到，人们至今仍对此知之甚少。

日本东京大学、美国康奈尔大学和约翰·霍普金斯大学以及英国伯明翰大学的一组研究人员对Weyl反铁磁体（Mn3Sn）中的“霍尔效应”提出了解释，这种材料具有特别强的自发霍尔效应。

研究人员对Mn3Sn非常感兴趣，因为它不是一种理想的反铁磁体，但它确实具有较弱的外部磁场。研究小组想找出这种弱磁场是否是霍尔效应的原因。

在他们的实验中，研究小组使用了伯明翰大学的Clifford Hicks博士发明的设备。该设备可用于向被测材料施加可调应力。通过将此应力施加到Weyl反铁磁体上，研究人员观察到残余外部磁场增加了。

如果磁场驱动霍尔效应，则会对材料两端的电压产生相应的影响。研究人员表明，事实上，电压没有实质性变化，这也证明了磁场并不重要。相反，他们得出结论，材料中自旋电子的排列才是霍尔效应的原因。

Clifford Hicks博士表示：“这些实验证明了霍尔效应是由传导电子及其自旋之间的量子相互作用引起的。这些发现对于理解和改进磁记忆技术非常重要。”