通過極化改變的非易失性控制磁各向異性

金澤大學的研究人員通過相鄰金屬氧化物層的電極化來控制金屬層的磁性。計算模擬和實驗測量表明，鈷鉑合金層的磁性強烈取決于其上的氧化鎂鋅層的極化方向。使用極化的磁特性控制的概念顯示了推動非易失性磁存儲器發(fā)展的潛力。

使用電來控制材料的磁性能的能力對于計算機技術(shù)的發(fā)展非常重要，特別是非易失性存儲器，該存儲器不需要恒定的電源就可以保持設(shè)定狀態(tài)。即，對材料的磁態(tài)的電控制可以允許我們實現(xiàn)使用電在不同狀態(tài)之間切換的非易失性磁存儲器的有吸引力的節(jié)能概念。最近，金澤大學的日本研究人員發(fā)現(xiàn)，可以通過在上面的金屬氧化物層上通電來控制一個金屬層的磁性。

研究小組研究了上覆的氧化鋅(ZnO)層的電極化引起的鈷鉑合金(CoPt)層的磁性能變化。計算仿真表明，切換ZnO層的電極化對ZnO和CoPt之間的界面處的化學勢有很大影響，進而導致CoPt層的磁行為發(fā)生了顯著變化。CoPt層的磁行為變化是非易失性的;也就是說，該層保持在凝固狀態(tài)，直到ZnO層的電極化改變?yōu)橹埂?/p>

作者Masao Obata說：“ ZnO電極化對CoPt磁性的巨大影響可以用ZnO極化來控制CoPt原子軌道的相互作用來解釋。”

為了確認從他們的模擬中獲得的有希望的結(jié)果，研究人員制造了一種堆疊結(jié)構(gòu)，稱為隧道結(jié)，其中包含摻Mg的ZnO和CoPt層。研究了隧道結(jié)的磁性和開關(guān)行為。結(jié)果表明，取決于ZnO層的電極化狀態(tài)，隧道結(jié)表現(xiàn)出明顯不同的磁行為，從而在模擬結(jié)果和理論發(fā)現(xiàn)之間提供了定性的一致性。

合著作者Tatsuki Oda解釋說：“ ZnO / CoPt系統(tǒng)證明可以實現(xiàn)對材料磁性能的非易失性電控制。” “這樣的概念對于開發(fā)先進的節(jié)能型非易失性磁存儲器很重要。”

通過ZnO的電極化對CoPt的磁性行為進行非易失性控制代表了一個誘人的概念，可實現(xiàn)新的非易失性存儲應用以進一步推進信息處理。