В эпоху революции информационных технологий электроника требует быстрой эволюции, чему способствуют более активные усилия исследователей материалов, чтобы проложить путь для дальнейших улучшений и новых устройств. В частности, лучшее понимание электромагнитных свойств различных типов материалов и новых способов их использования позволило бы изготавливать устройства, основанные на таких принципах.
Два года назад исследовательская группа из Лаборатории материалов и конструкций Токийского технологического института (Tokyo Tech) под руководством проф. Масаки Адзума продемонстрировал очень многообещающие свойства кобальтзамещенного феррита висмута (BFCO). Этот своеобразный материал проявляет как сегнетоэлектрические, так и ферромагнитные свойства при комнатной температуре; эти два связаны таким образом, что, как предположила команда, можно было бы использовать для демонстрации изменения намагниченности материала путем приложения только электрического поля при комнатной температуре без необходимости электрического тока.
В более позднем исследовании команда представила доказательство этого гипотетического перемагничивания в тонких пленках BFCO при комнатной температуре. В то время как предыдущие исследователи видели некоторый успех в достижении перемагничивания, их результаты касались намагничивания в плоскости многослойного материала, что имеет некоторые недостатки. «Прямое наблюдение перемагничивания однофазного материала с сегнетоэлектрическим и ферромагнитным упорядочениями имеет решающее значение для изучения внутренней связи между ними. Кроме того, с точки зрения интеграции желательно перемагничивание вне плоскости », – поясняет Адзума.
Таким образом, команда изготовила тонкие пленки BFCO, которые проявляли спонтанное намагничивание. Поскольку BFCO очень чувствителен к деформации решетки, эти тонкие пленки были выращены на ромбическом GdScO3, структура решетки которого максимально соответствует структуре BFCO и способствует росту высококристаллических пленок с минимальной деформацией решетки. После проверки наличия искомой намагниченности вне плоскости, команда продолжила исследовать корреляцию между ферромагнитными и сегнетоэлектрическими доменами, чтобы увидеть, возможно ли перемагничивание путем переключения электрической поляризации.
На полученных изображениях, полученных с помощью пьезоэлектрической силовой микроскопии и магнитно-силовой микроскопии, исследователи обнаружили, что их попытки были успешными и что действительно было возможно добиться перемагничивания вне плоскости с помощью электрического поля при комнатной температуре.
Это является первым случаем, когда такой подвиг был осуществлен, и вскоре он может стать принципом работы нового типа запоминающего устройства, как объясняет Азума: «Текущая демонстрация перемагничивания с использованием электрического поля открывает путь к малой мощности. потребление, энергонезависимые магнитные запоминающие устройства, такие как магниторезистивные запоминающие устройства с произвольным доступом.«Эти результаты также дают надежду всем исследователям в этой конкретной области, которые, хотя коллективно работали над перемагничиванием в течение 15 лет, еще не сообщили о таких многообещающих результатах.