In een multiferroïsch grensvlakmateriaal kan de magnetisatierichting worden geregeld met behulp van spanning via een fenomeen dat bekend staat als spanningsgemedieerde magneto-elektrische koppeling. Zo werkt het:

1. Magnetostrictie-effect:Wanneer een magnetisch materiaal wordt blootgesteld aan mechanische spanning, kan de magnetisatie ervan veranderen. Dit staat bekend als het magnetostrictie-effect. Bij bepaalde materialen kan het uitoefenen van spanning een verandering in de magnetische momenten veroorzaken, wat leidt tot een heroriëntatie van de magnetisatierichting.

2. Piëzo-elektrisch effect:In piëzo-elektrische materialen kan een uitgeoefende mechanische spanning een elektrisch veld genereren. Dit staat bekend als het piëzo-elektrische effect. In multiferroïsche grensvlakmaterialen, waar een piëzo-elektrische laag in contact is met een magnetische laag, kan het piëzo-elektrische effect worden gebruikt om een ​​elektrisch veld te genereren als reactie op een uitgeoefende spanning.

3. Elektrische veldcontrole van magnetisatie:Het elektrische veld dat wordt gegenereerd door het piëzo-elektrische effect in het multiferroïsche materiaal kan de magnetisatierichting beïnvloeden via een ander effect dat magneto-elektrische koppeling wordt genoemd. Magneto-elektrische koppeling verwijst naar de interactie tussen magnetische en elektrische eigenschappen in materialen. In bepaalde multiferroïsche systemen kan een aangelegd elektrisch veld een verandering in de magnetisatierichting veroorzaken, en omgekeerd.

4. Door spanning gemedieerde controle:Door de magnetostrictie en piëzo-elektrische effecten te combineren, kan spanning worden gebruikt om de magnetisatierichting te regelen. Wanneer een spanning wordt uitgeoefend, induceert deze een verandering in de magnetisatie door middel van magnetostrictie. Deze verandering in magnetisatie genereert vervolgens een elektrisch veld via het piëzo-elektrische effect. Ten slotte oefent het elektrische veld een koppel uit op de magnetische momenten, waardoor ze zich heroriënteren en er een gecontroleerde verandering in de magnetisatierichting ontstaat.

De controle van de magnetisatierichting met behulp van spanning in grensvlak-multiferroïsche materialen heeft potentiële toepassingen op verschillende gebieden, waaronder magnetische sensoren, actuatoren, spintronische apparaten en energie-efficiënte technologieën voor informatieopslag.