Группа Национального университета Сингапура и исследователей из Швейцарии, Чехии и Германии показала, что напряжение на затворе меняет магнитный отклик тонких слоёв селенида платины с примесью железа. В работе, опубликованной 12 октября 2026 года в журнале Science Advances, снижение концентрации носителей заряда сопровождалось усилением признаков антиферромагнитного порядка.

Меньше носителей, выше температура перехода

Затвор регулирует концентрацию зарядов в материале. В шестислойных устройствах при высокой концентрации дырок магнитный гистерезис, то есть различие отклика материала при изменении магнитного поля в разных направлениях, почти не проявлялся. Когда дырок становилось меньше, гистерезис усиливался. Это согласуется с появлением антиферромагнитного порядка: соседние магнитные моменты в таком состоянии предпочитают быть направлены противоположно. Температуру Нееля, при которой возникает этот порядок, удалось менять примерно от 25 до 55 K.

В пятислойных полупроводниковых устройствах при снижении концентрации носителей температура Нееля выросла примерно с 52 до 105 K. До комнатной температуры результат далёк: электрически управлять магнитным порядком в полупроводнике при такой температуре пока остаётся задачей будущих исследований.

Первопринципные расчёты указывают на конкуренцию двух типов взаимодействий. При высокой концентрации носителей взаимодействие через подвижные электроны, называемое взаимодействием РККИ, благоприятствует ферромагнетизму, когда магнитные моменты стремятся ориентироваться одинаково. Когда носителей становится меньше, заметнее действует суперобмен, который благоприятствует противоположной ориентации моментов.

Это можно сравнить с регулятором, который меняет соотношение двух сил, действующих между магнитными моментами. Он не поворачивает каждый момент по отдельности, а меняет условия, при которых один тип порядка становится предпочтительнее другого. Это условная аналогия, а не описание отдельного опыта.

Результат показан для пяти- и шестислойных устройств при температурах до примерно 105 K. Авторы рассматривают спинтронные устройства как возможное применение, а не как уже созданную технологию. Для тех, кто изучает устройство научных статей, этот пример также показывает разницу между измеренным эффектом и будущим применением.

Схема показывает, как снижение концентрации носителей в пяти- и шестислойных устройствах PtSe₂ связано с усилением антиферромагнитного порядка; она не является графиком экспериментальных данных.

Фото: mikadago / Pixabay