Figure 1 :Représentation graphique des skyrmions magnétiques. Alors que les ferroaimants ont leurs spins (moments magnétiques, représentés par des flèches) alignés uniformément de façon parallèle, Les skyrmions magnétiques sont formés de spins disposés en forme de tourbillon.
Nous atteignons les limites des capacités du silicium en termes de densité de stockage de données et de vitesse des dispositifs de mémoire. L'un des éléments potentiels de stockage de données de prochaine génération est le skyrmion magnétique. Une équipe du Centre des Systèmes Electroniques Corrélés, au sein de l'Institut des sciences fondamentales (IBS, Corée du Sud), en collaboration avec l'Université des sciences et technologies de Chine, ont rapporté la découverte de petits skyrmions accordables par voie ferroélectrique. Publié dans Matériaux naturels , ce travail présente de nouveaux avantages convaincants qui rapprochent la recherche skyrmion de l'application.
Il est envisagé que le stockage de la mémoire sur des skyrmions - des perturbations magnétiques stables des spins tourbillonnants (moments magnétiques) - serait plus rapide à lire et à écrire, consommer moins d'énergie, et génèrent moins de chaleur que les jonctions tunnel magnétiques actuellement utilisées. Dans les futurs dispositifs de mémoire et de logique, 1 et 0 bits correspondraient à l'existence et à la non-existence d'un skyrmion magnétique, respectivement. Bien que de nombreux systèmes skyrmions aient été découverts dans les laboratoires, il est encore très difficile de produire contrôlable, skyrmions nanométriques pour nos besoins technologiques.
Dans cette étude, les chercheurs ont découvert que des skyrmions d'un diamètre inférieur à 100 nanomètres se forment spontanément dans un matériau ultrafin, constitué d'une couche de titanate de baryum (BaTiO
Figure 2 :Contrôle de la densité des skyrmions avec des champs électriques. Cette étude a mesuré des skyrmions dans un matériau ultra-mince constitué d'une couche ferromagnétique de ruthénate de strontium (SrRuO3), recouverte d'une couche ferroélectrique de titanate de baryum (BaTiO3) et cultivée sur un substrat de titanate de strontium (SrTiO3). BaTiO3 est ferroélectrique, c'est-à-dire qu'il a une polarisation électrique commutable et permanente (), tandis que SrRuO3 est ferromagnétique en dessous de 160 Kelvin (-113 Celsius). A l'interface BaTiO3/SrRuO3, la polarisation ferroélectrique BaTiO3 fait tourbillonner les spins dans SrRuO3, générer des skyrmions. Si les chercheurs inversent le sens de polarisation dans BaTiO3, la densité des skyrmions change. Crédit : Institut des sciences fondamentales
En outre, en manipulant la polarisation ferroélectrique du BaTiO
"Les skyrmions magnétiques et la ferroélectricité sont deux sujets de recherche importants en physique de la matière condensée. Ils sont généralement étudiés séparément, mais nous les avons réunis, " explique Lingfei Wang, premier auteur de l'étude. "Cette corrélation offre une opportunité idéale d'intégrer la haute accordabilité des dispositifs ferroélectriques bien établis avec les avantages supérieurs des skyrmions dans les dispositifs de mémoire et de logique de prochaine génération."
Figure 3 :Exemples de skyrmions basse et haute densité. Images de microscopie à force magnétique avec des couleurs proportionnelles au champ magnétique local. Crédit: Matériaux naturels
