В Berkeley Lab осуществили перемагничивание мультиферроика электрическим полем

Физики из Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли (Berkeley Lab) и Корнелльского университета применили электрическое поле для изменения на противоположное направления намагниченности мультиферроика феррита висмута при комнатной температуре. Эта демонстрация открывает новые перспективы развития спинтроники, создания более быстрых, компактных и простых устройств хранения и обработки данных.

Статья об этом, «Deterministic switching of ferromagnetism at room temperature using an electric field», опубликована в журнале Nature.

«Наша работа показывает, что 180-градусное переключение намагниченности в мультиферроике феррита висмута осуществимо при комнатной температуре внешним электрическим полем, с двухэтапной кинетикой процесса, — заявил Рамамурти Рамеш (Ramamoorthy Ramesh), замдиректора Berkeley Lab по энергетическим технологиям. — Мы использовали этот многоэтапный процесс переключения для демонстрации энергоэффективного управления спинтронным устройством».

Прежде теоретиками считалось, что термодинамические барьеры и ограничения, налагаемые симметрией материала, должны препятствовать перемагничиванию мультиферроика электрическим полем.

Ранние работы группы Рамеша с ферритом висмута, единственным известным мультиферроиком, термодинамически стабильным при комнатной температуре, натолкнули исследователей на идею, что преодолеть эти барьеры можно изменив кинетику процесса переключения.

В целях демонстрации прикладного значения их техники, авторы использовали гетероструктуру феррита висмута и железо-кобальта для изготовления спинового вентиля — спинтронного устройства, состоящее из слоя немагнитного материала между двумя ферромагнитными, сопротивление которых легко изменяется.

Изображения, полученные электронным микроскопом XMCD-PEEM (X-ray magnetic circular dichroism photoemission electron microscopy) показали явную корреляцию между коммутацией намагниченности и переключением с высокого на низкое сопротивления спинового вентиля.

Возможность использования для управления магнетизмом электрического поля вместо электрического тока привлекает большой интерес к использованию мультиферроиков для снижения энергопотребления и расширения функциональности устройств. «Электрические токи, которые генерируют магнитное поле в сегодняшней памяти и логике, являются главным источником расхода энергии и нагрева в этих устройствах», — заявил Джон Херон (John Heron), участник исследования из Корнелльского университета.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365