La capacité de contrôler l'aimantation des électrodes en ferromagnétique pourrait aider à développer des dispositifs plus économes en énergie pour les applications spintroniques, y compris les technologies de stockage de données, appareils électroniques portables et dispositifs médicaux implantables.

Alimenté par la demande de technologies de stockage d'informations avec une capacité accrue, Des dispositifs miniatures appelés jonctions tunnel magnétiques (MTJ) sont apparus comme un moyen prometteur de stocker de grandes quantités de données.

Les MTJ sont constitués de minuscules ferroaimants séparés par une couche isolante ultrafine. Leur résistance électrique peut être commutée entre des états bas et haut - correspondant aux bits binaires zéro et un - et peut donc être utilisée pour stocker des informations dans une mémoire vive magnétorésistive et d'autres dispositifs spintroniques.

Traditionnellement, cette commutation a utilisé un champ magnétique, un couple spin-orbite ou un couple spin-transfer, qui applique une densité de courant électrique élevée à l'appareil qui dissipe alors de grandes quantités d'énergie.

Maintenant, Aitian Chen, Les collègues de la KAUST et les scientifiques de l'Université nationale de technologie de la défense en Chine, ont réalisé des MTJ sur des substrats ferroélectriques. Ceux-ci peuvent être contrôlés par la tension seule, résultant en une réduction spectaculaire de la consommation d'énergie.

"L'intégration de la spintronique avec le multiferroïque permet de coupler les propriétés magnétiques et électriques des MTJ et constitue une approche prometteuse pour le fonctionnement économe en énergie des MTJ, " explique Chen.

Pour contrôler la tension des MTJ, les chercheurs ont d'abord utilisé les installations avancées de pulvérisation cathodique et de lithographie de KAUST pour déposer des films MTJ de haute qualité sur les substrats ferroélectriques. Prochain, ils ont fabriqué les appareils en utilisant la photolithographie et le broyage ionique.

En appliquant une tension au substrat ferroélectrique, l'équipe pourrait basculer la configuration de magnétisation des MTJ entre les états antiparallèle et parallèle, qui correspondent à une résistance électrique élevée et faible, respectivement.

En utilisant des paires d'électrodes sur le substrat ferroélectrique pour générer une piézostrain, ils ont pu moduler l'aimantation de la couche ferromagnétique via un couplage magnétoélectrique induit par la contrainte.

"Actuellement, nous avons besoin de deux paires d'électrodes pour obtenir un contrôle total des MTJ, mais l'opération est très compliquée. Nous cherchons maintenant à simplifier l'opération en n'utilisant qu'une seule paire d'électrodes, " dit Chen.