Nyt materiale med ferroelektricitet og ferromagnetisme kan føre til bedre computerhukommelse

Traditionel computerhukommelse, kendt som DRAM, bruger elektriske felter til at gemme oplysninger. I DRAM, tilstedeværelsen eller fraværet af en elektrisk ladning angives enten med nummer 1 eller nummer 0. Desværre, denne type informationslagring er forbigående, og der går tabt information, når computeren slukkes. Nyere typer hukommelse, MRAM og FRAM, bruge langvarig ferromagnetisme og ferroelektricitet til at gemme oplysninger. Imidlertid, ingen teknologi kombinerer hidtil de to.

For at løse denne udfordring, en gruppe forskere ledet af prof. Masaki Azuma fra laboratoriet for materialer og strukturer ved Tokyo Institute of Technology, sammen med lektor Prof. Hajime Hojo ved Kyushu University tidligere på Tokyo Tech, Prof. Ko Mibu ved Nagoya Institute of Technology og fem andre forskere demonstrerede multiferroisk karakter af en tynd film af BiFe1-xCoxO3 (BFCO). Multiferroiske materialer udviser både ferromagnetisme og ferroelektricitet. Disse forventes at blive brugt som hukommelsesenheder med flere tilstande. Desuden, hvis de to ordrer er stærkt koblet, og magnetiseringen kan vendes ved at anvende et eksternt elektrisk felt, materialet skal fungere som en form for lavt strømforbrug magnetisk hukommelse.

Tidligere forskere havde spekuleret i, at ferroelektrisk BFO tynd film, en nær slægtning til BFCO, kan også være ferromagnetisk, men de blev forpurret af tilstedeværelsen af ​​magnetisk urenhed. Professor M. Azumas team syntetiserede med succes rent, tynde film af BFCO ved hjælp af pulserende laseraflejring til at udføre epitaksial vækst på et SrTiO3 (STO) substrat. De gennemførte derefter en række tests for at vise, at BFCO er både ferroelektrisk og ferromagnetisk ved stuetemperatur. De manipulerede retningen for ferroelektrisk polarisering ved at anvende et elektrisk felt, og viste, at lavtemperatur cychloidal spin-struktur, i det væsentlige det samme som for BiFeO3, ændres til en kollinær med ferromagnetisme ved stuetemperatur.

I fremtiden, forskerne håber at realisere elektrisk styring af ferromagnetisme, som kan anvendes ved lavt strømforbrug, ikke-flygtige hukommelsesenheder.