AH
Andreas Heinrich
Author with expertise in Semiconductor Spintronics and Quantum Computing
Achievements
Cited Author
Open Access Advocate
Key Stats
Upvotes received:
0
Publications:
14
(71% Open Access)
Cited by:
5,620
h-index:
40
/
i10-index:
67
Reputation
Biology
< 1%
Chemistry
< 1%
Economics
< 1%
Show more
How is this calculated?
Publications
0

Reading and writing single-atom magnets

Fabian Natterer et al.Mar 1, 2017
The highest-density magnetic storage media will code data in single-atom bits. To date, the smallest individually addressable bistable magnetic bits on surfaces consist of 5-12 atoms. Long magnetic relaxation times were demonstrated in molecular magnets containing one lanthanide atom, and recently in ensembles of single holmium (Ho) atoms supported on magnesium oxide (MgO). Those experiments indicated the possibility for data storage at the fundamental limit, but it remained unclear how to access the individual magnetic centers. Here we demonstrate the reading and writing of individual Ho atoms on MgO, and show that they independently retain their magnetic information over many hours. We read the Ho states by tunnel magnetoresistance and write with current pulses using a scanning tunneling microscope. The magnetic origin of the long-lived states is confirmed by single-atom electron paramagnetic resonance (EPR) on a nearby Fe sensor atom, which shows that Ho has a large out-of-plane moment of $(10.1 \pm 0.1)$ $\mu_{\rm B}$ on this surface. In order to demonstrate independent reading and writing, we built an atomic scale structure with two Ho bits to which we write the four possible states and which we read out remotely by EPR. The high magnetic stability combined with electrical reading and writing shows that single-atom magnetic memory is possible.
0
Paper
Citation349
0
Save
0

The role of magnetic anisotropy in the Kondo effect

A. Otte et al.Sep 21, 2008
In the Kondo effect, a localized magnetic moment is screened by forming a correlated electron system with the surrounding conduction electrons of a non-magnetic host. Spin S=1/2 Kondo systems have been investigated extensively in theory and experiments, but magnetic atoms often have a larger spin. Larger spins are subject to the influence of magnetocrystalline anisotropy, which describes the dependence of the magnetic moment's energy on the orientation of the spin relative to its surrounding atomic environment. Here we demonstrate the decisive role of magnetic anisotropy in the physics of Kondo screening. A scanning tunnelling microscope is used to simultaneously determine the magnitude of the spin, the magnetic anisotropy and the Kondo properties of individual magnetic atoms on a surface. We find that a Kondo resonance emerges for large-spin atoms only when the magnetic anisotropy creates degenerate ground-state levels that are connected by the spin flip of a screening electron. The magnetic anisotropy also determines how the Kondo resonance evolves in a magnetic field: the resonance peak splits at rates that are strongly direction dependent. These rates are well described by the energies of the underlying unscreened spin states.
Load More