Magnetiseringsvending opnået ved stuetemperatur ved kun at bruge et elektrisk felt

Forskere ved Tokyo Institute of Technology har opnået magnetiseringsreversering i kobolt-substitueret bismuthferrit ved at anvende et elektrisk felt. Forskere har søgt efter en sådan teknik i over et årti for at lave nye typer magnetiske hukommelsesenheder med lavt strømforbrug.

I den informationsteknologiske revolutions æra, elektronik kræver hurtig udvikling lettet af en større indsats fra materialeforskere. I særdeleshed, en bedre forståelse af materialers elektromagnetiske egenskaber og nye måder at udnytte dem på ville give mulighed for fremstilling af enheder baseret på sådanne principper.

To år siden, et forskerhold fra Laboratory for Materials and Structures ved Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech), ledet af prof. Masaki Azuma, demonstreret lovende egenskaber af kobolt-substitueret bismutferrit (BFCO). Dette ejendommelige materiale udviser både ferroelektriske og ferromagnetiske egenskaber ved stuetemperatur; holdet udledte, at disse er koblet på en måde, der kunne udnyttes til at udvise vending af magnetiseringen af ​​materialet ved anvendelse af et elektrisk felt ved stuetemperatur uden behov for elektrisk strøm.

I en nyere undersøgelse, holdet præsenterede bevis for denne hypotese om magnetiseringsvending i tynde film af BFCO ved stuetemperatur. Mens tidligere forskere så en vis succes med at opnå magnetiseringsreversering, deres resultater var for magnetisering i planet på et flerlagsmateriale, hvilket har nogle ulemper. "Direkte observation af magnetiseringsvending på et enkeltfaset materiale med ferroelektriske og ferromagnetiske ordninger er afgørende for studiet af den iboende kobling mellem dem. ud-af-planet magnetiseringsvending er ønskelig ud fra et integrationssynspunkt, " forklarer Azuma.

Dermed, holdet fremstillede tynde BFCO-film, der udviste spontan magnetisering. Fordi BFCO er meget følsom over for gitterbelastning, disse tynde film blev dyrket på orthorhombisk GdScO ₃ , hvis gitterstruktur matcher BFCO maksimalt og styrker væksten af ​​højkrystallinske film med minimal gitterbelastning. Efter at have verificeret tilstedeværelsen af ​​ude af planet magnetisering, holdet fortsatte med at undersøge sammenhængen mellem de ferromagnetiske og ferroelektriske domæner for at se, om magnetiseringsvending var mulig ved at skifte elektrisk polarisering.

I de resulterende billeder af piezoelektrisk kraftmikroskopi og magnetisk kraftmikroskopi, forskerne fandt ud af, at deres forsøg var vellykkede, og at det var, Ja, muligt at opnå magnetisering uden for planet ved hjælp af et elektrisk felt ved stuetemperatur. Det er første gang, at en sådan bedrift er blevet udført, og kan snart blive driftsprincippet for en ny type hukommelsesenhed.

Azuma siger, "Den nuværende demonstration af magnetisk vending ved hjælp af et elektrisk felt baner vejen for lavt strømforbrug, ikke-flygtige magnetiske hukommelser, såsom magnetoresistive tilfældige hukommelser."