Образец представлял собой сегнетоэлектрическую подложку BaTiO3, покрытую тонкой пленкой магнитного FeRh. Эксперименты на BESSY II в сочетании с другими методами измерения продемонстрировали, как резко меняется магнитный порядок образца при приложении умеренного внешнего электрического поля: электрическое поле вызывает деформацию в кристаллической структуре сегнетоэлектрической подложки, которая передается тонкому FeRh -пленка и переключает ее магнитное упорядочение с ферромагнетика (большая намагниченность) на антиферромагнитный (нулевая намагниченность). Эффект в десять раз больше, чем ранее наблюдался в других магнитных структурах, и особенно многообещающий, поскольку он обнаруживается при температуре, близкой к комнатной.
Возможность включать и выключать устойчивый ферромагнетизм при комнатной температуре и низких электрических полях до сих пор оставалась недостижимой. Тем не менее, такие магнитные переключатели были бы чрезвычайно полезны для устройств спинтроники и будущих технологий хранения данных.Теперь ученые из Unite Mixte de Physique CNRS / Thales и Universite Paris Sud создали систему материалов, которая обладает интересными свойствами.
Как показали измерения Серджио Валенсии, Акина Унала и Флориана Кронаста из HZB, их намагниченность можно контролировать с помощью электрических полей. Изменение намагниченности при умеренном электрическом поле на одну величину выше, чем наблюдалось ранее в любых других материалах: новая структура состоит из сегнетоэлектрической кристаллической подложки BaTiO3, покрытой тонкой пленкой магнитного FeRh. Чтобы получить микроскопическую информацию о магнитном порядке, команда HZB сделала магнитные изображения с высоким разрешением на фотоэмиссионном электронном микроскопе с разрешением по спину на BESSY II при различных напряжениях и температуре 385 К или 112 ° Цельсия. «Мы обнаружили, что в FeRh / BaTiO3 даже умеренное электрическое поле может вызвать гигантское изменение намагниченности, возникающее в результате индуцированного электрическим полем преобразования FeRh из ферромагнитного состояния в антиферромагнитное», — говорит Валенсия.Детальный анализ данных в свете расчетов из первых принципов показывает, что явление опосредовано как деформационными, так и полевыми эффектами BaTiO3.
Результаты соответствуют магнитоэлектрической связи, большей, чем в предыдущих отчетах, по крайней мере, на порядок. Возможность переключения между магнитными состояниями с помощью электрического поля и при очень низкой мощности предлагает привлекательную альтернативу магнитной записи с подогревом. Эта технология использует лазерный импульс для нагрева магнитного бита выше определенной температуры, при которой магнитное поле, создаваемое записывающей головкой, может надежно переключать направление намагничивания.
«В более широком плане наша работа подчеркивает актуальность гибридных перовскитно-металлических систем, таких как BaTiO3 / FeRh, для маломощных спинтронных архитектур. В будущем было бы привлекательно комбинировать FeRh с пьезоэлектрическими элементами с гигантскими характеристиками.
Эффект может быть можно дополнительно увеличить и настроить на диапазон рабочих температур, включая комнатную, с помощью FeRh, замещенного палладием », — отмечает Валенсия.