Styrning av magnetiseringsriktningen med hjälp av lågt elektriskt fält är nödvändigt för att utveckla effektiva spintroniska enheter. Inom spintronik används egenskaperna hos en elektrons spinn eller magnetiska moment för att lagra information. Elektronspinn kan manipuleras genom att anstränga orbitala magnetiska moment för att skapa en högpresterande magnetoelektrisk effekt.
En japansk forskargrupp, ledd av Jun Okabayashi från University of Tokyo, inklusive docent Yoshihiro Gohda från Tokyo Tech och forskare från Osaka University har avslöjat en töjningsinducerad orbital kontrollmekanism i gränssnitts-multiferroics. Studien är publicerad i tidskriften NPG Asia Materials .
I multiferroiskt material kan det magnetiska fältet styras med hjälp av ett elektriskt fält - vilket potentiellt leder till effektiva spintroniska enheter. Gränssnittsmultiferroiken som Okabayashi och hans kollegor studerade består av en koppling mellan ett ferromagnetiskt material och ett piezoelektriskt material. Magnetiseringsriktningen i materialet kan styras genom att applicera spänning.
Teamet visade det mikroskopiska ursprunget för den stora magnetoelektriska effekten i materialet. Töjningen som genereras från det piezoelektriska materialet kan förändra det ferromagnetiska materialets orbitala magnetiska moment. De avslöjade elementspecifik orbitalkontroll i det multiferroiska gränssnittsmaterialet med reversibel spänning och gav riktlinjer för att designa material med en stor magnetoelektrisk effekt. Resultaten kommer att vara användbara för att utveckla ny informationsskrivteknik som förbrukar mindre ström.
Mer information: Jun Okabayashi et al, Strain-induced specific orbital control in a Heusler-legeringsbaserad multiferroics gränssnitt, NPG Asia Materials (2024). DOI:10.1038/s41427-023-00524-6
Tillhandahålls av Tokyo Institute of Technology
