El Mn4N ferrimagnètic s'ha consolidat com una plataforma prometedora lliure de terres rares per a dispositius espintrònics, gràcies a la seva baixa magnetització, alta mobilitat de paret de domini i forta resposta Hall anòmala. No obstant això, aconseguir pel·lícules primes amb una robusta anisotropia magnètica perpendicular (PMA) i funcionalitat de torque d'espín-òrbita (SOT) mitjançant mètodes de deposició escalables continua sent un repte clau.
En aquest treball, s'investiga sistemàticament el creixement de pel·lícules primes de Mn4N per sputtering magnetrònic reactiu, establint les condicions necessàries per obtenir pel·lícules d'alta qualitat aptes per a aplicacions SOT. S'ha aconseguit Mn4N epitaxial i monocristal·lí amb forta PMA sobre MgO(100), mentre que les pel·lícules depositades sobre SrTiO3 (100) resten texturades.
Les pel·lícules optimitzades presenten bucles d'histèresi quadrats amb alta remanència, una coercitivitat gran i ajustable, i un senyal d'efecte Hall anòmal considerable. Combinant mesures estructurals, magnètiques i de magnetotransport amb càlculs de teoria de funcions de densitat, s'identifica la tensió epitaxial com un paràmetre important per ajustar l'anisotropia magnètica, tot i que no és l'únic factor contribuent. Els resultats destaquen el paper addicional dels efectes interfacials en l'estabilització de la PMA.
Finalment, s'ha demostrat un eficient commutació de magnetització induïda per corrent en bicapes de Mn4N/Pt, confirmant una eficient transparència d'espín inter facial. Aquests resultats consoliden el Mn4N depositat per sputtering com una plataforma de material viable i versàtil per a dispositius espin-òrbita d'alta eficiència energètica.
La investigació ha estat duta a terme per investigadors de l'ICMAB-CSIC, incloent Teodor Apetrei, Emre Demiroglu, Caner Deger, Can Onur Avci i Silvia Damerio, dins del marc del projecte M4ELC Sustainable Electronics.
