Des chercheurs de l'Université de Kanazawa ont contrôlé les propriétés magnétiques d'une couche métallique grâce à la polarisation électrique d'une couche d'oxyde métallique voisine. Des simulations informatiques et des mesures expérimentales ont révélé que le magnétisme d'une couche d'alliage cobalt-platine dépendait fortement de la direction de polarisation d'une couche d'oxyde de zinc et de magnésium sus-jacente. Le concept de contrôle des propriétés magnétiques utilisant la polarisation électrique montre un potentiel pour faire avancer le développement de la mémoire magnétique non volatile.

La capacité de contrôler les propriétés magnétiques d'un matériau à l'aide de l'électricité est importante pour le développement de la technologie informatique, mémoire particulièrement non volatile, qui est une mémoire qui ne nécessite aucune alimentation électrique constante pour maintenir un état défini. C'est-à-dire, le contrôle électrique des états magnétiques d'un matériau peut nous permettre de réaliser le concept attrayant d'efficacité énergétique de la mémoire magnétique non volatile qui est commutée entre différents états en utilisant l'électricité. Récemment, Des chercheurs japonais de l'Université de Kanazawa ont découvert que les propriétés magnétiques d'une couche métallique pouvaient être contrôlées en appliquant de l'électricité à une couche d'oxyde métallique sus-jacente.

L'équipe de recherche a étudié le changement des propriétés magnétiques d'une couche d'alliage cobalt-platine (CoPt) induit par la polarisation électrique d'une couche d'oxyde de zinc (ZnO) sus-jacente. Des simulations informatiques ont montré que la commutation de la polarisation électrique de la couche de ZnO avait un effet important sur le potentiel chimique à l'interface entre ZnO et CoPt, ce qui à son tour a conduit à un changement considérable du comportement magnétique de la couche de CoPt. Le changement du comportement magnétique de la couche de CoPt était non volatile; c'est à dire., la couche est restée dans l'état fixé jusqu'à ce que la polarisation électrique de la couche de ZnO ait été modifiée.

"Le grand effet de la polarisation électrique du ZnO sur les propriétés magnétiques du CoPt pourrait s'expliquer par la polarisation du ZnO permettant de contrôler les interactions des orbitales atomiques du CoPt, " dit l'auteur Masao Obata.

Pour confirmer les résultats prometteurs obtenus à partir de leurs simulations, les chercheurs ont fabriqué une structure empilée appelée jonction tunnel contenant des couches de ZnO et de CoPt dopé Mg. Les propriétés magnétiques et le comportement de commutation de la jonction tunnel ont été étudiés. Les résultats ont révélé que la jonction tunnel présentait un comportement magnétique sensiblement différent en fonction de l'état de polarisation électrique de la couche de ZnO, fournir un accord qualitatif entre les résultats de la simulation et les conclusions théoriques.

"Le système ZnO/CoPt démontre qu'il est possible d'obtenir un contrôle électrique non volatil des propriétés magnétiques des matériaux, " explique le co-auteur Tatsuki Oda. " Un tel concept est important pour le développement d'une mémoire magnétique non volatile avancée et économe en énergie. "

Le contrôle non volatil du comportement magnétique du CoPt par la polarisation électrique du ZnO représente un concept attrayant pour réaliser de nouvelles applications de mémoire non volatile afin de faire progresser davantage le traitement de l'information.