Продемонстрирован новый механизм коммутации для спинтроники

Ученые из Парижа и Берлинского Центра Гельмгольца (HZB) смогли продемонстрировать включение и выключение ферромагнитных доменов под воздействием невысокого электрического напряжения, приложенного к слоистому материалу. Результаты, представленные ими в онлайновом издании Scientific Reports, могут стимулировать дальнейший прогресс в низковольтной спинтронике, например, для быстрого и эффективного хранения информации.

Экспериментальный образец состоял из двух слоев разных ферроиков: на сегнетоэлектрической основе BaTiO3 (BTO) была выращена тонкая пленка ферромагнитного материала FeRh. В прошлом году авторы наблюдали, как, подавая на BTO небольшую разность потенциалов, можно изменять магнитный порядок в FeRh в результате сильного магнитоэлектрического взаимодействия между двумя слоями. В новой серии экспериментов они смогли добиться значительно более сильного эффекта.

«Мы можем полностью включать и выключать ферромагнитные состояния в пленке FeRh, прикладывая небольшое напряжение к нижнему слою BTO», — сообщил Сержио Валенсиа (Sergio Valencia), сотрудник HZB, руководивший этим проектом.

Электрическое напряжение деформирует кристаллическую структуру BTO (сегнетоэлектрической эффект), порождая упругое напряжение. Оно, в свою очередь, передается в пленку FeRh и меняет ее магнитный порядок. Таким образом, нагружая подложку BTO можно повышать температуру перехода FeRh. Ниже нее FeRh антиферромагнитный (суммарный магнитный момент нулевой), выше материал становится ферромагнитным.

В нормальных условиях температура перехода у FeRh составляет около 90 °C, но под нагрузкой способна расти до 120 °C. Демонстрация проводилась при 115 °C — температура, при которой, в отсутствие напряжения на BTO, сплав железа и родия должен быть ферромагнитным.

В ближайшем будущем ученые рассчитывают приблизить температуру перехода к комнатной путем легирования пленки FeRh палладием.