Het beheersen van de magnetisatierichting met behulp van een laag elektrisch veld is noodzakelijk voor het ontwikkelen van efficiënte spintronische apparaten. In de spintronica worden eigenschappen van de spin of het magnetische moment van een elektron gebruikt om informatie op te slaan. De elektronenspins kunnen worden gemanipuleerd door orbitale magnetische momenten te belasten om een ​​krachtig magneto-elektrisch effect te creëren.

Een Japans onderzoeksteam, onder leiding van Jun Okabayashi van de Universiteit van Tokio, waaronder universitair hoofddocent Yoshihiro Gohda van Tokyo Tech en onderzoekers van de Universiteit van Osaka, heeft een spanningsgeïnduceerd orbitaal controlemechanisme onthuld in interfaciale multiferroics. Het onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift NPG Asia Materials .

In multiferroïsch materiaal kan het magnetische veld worden gecontroleerd met behulp van een elektrisch veld, wat mogelijk kan leiden tot efficiënte spintronische apparaten. De grensvlakmultiferroics die Okabayashi en zijn collega's bestudeerden, bestaan ​​uit een verbinding tussen een ferromagnetisch materiaal en een piëzo-elektrisch materiaal. De richting van de magnetisatie in het materiaal kan worden geregeld door het aanleggen van spanning.

Het team toonde de microscopische oorsprong van het grote magneto-elektrische effect in het materiaal. De door het piëzo-elektrische materiaal gegenereerde spanning zou het orbitale magnetische moment van het ferromagnetische materiaal kunnen veranderen. Ze onthulden elementspecifieke orbitale controle in het multiferroïsche grensvlakmateriaal met behulp van omkeerbare spanning en gaven richtlijnen voor het ontwerpen van materialen met een groot magneto-elektrisch effect. De bevindingen zullen nuttig zijn bij het ontwikkelen van nieuwe technologie voor het schrijven van informatie die minder stroom verbruikt.

Meer informatie: Jun Okabayashi et al., Door spanning geïnduceerde specifieke orbitale controle in een op Heusler-legeringen gebaseerde interfaciale multiferroics, NPG Asia Materials (2024). DOI:10.1038/s41427-023-00524-6

Aangeboden door het Tokyo Institute of Technology