Avec la structure PMN-PZT/Ta(4 nm)/Pt(3 nm)/IrMn(15 nm)/CoFeB(5 nm)/Ta(4 nm), (a) le biais d'échange peut être réglé de manière réversible selon deux directions opposées après application de ac E avec des directions opposées de Hext de 5000 Oe, (b) Une inversion successive et stable de l'HE a été démontrée. (c) Illustration pour le réalignement des axes de rotation de l'AFM dans différentes directions par la procédure de champ-vibration. (d) courbe HE-φ, et (e) graphe polaire HE-φ avant et après réinitialisation de l'anisotropie d'échange unidirectionnelle dans diverses directions en utilisant la procédure de champ-vibration. Crédit: Acta Materialia
La spintronique est une technologie émergente pour la fabrication de dispositifs électroniques qui tirent parti du spin des électrons et de ses propriétés magnétiques associées, au lieu d'utiliser la charge électrique d'un électron, pour transporter des informations. Les matériaux antiferromagnétiques attirent l'attention en spintronique, avec l'attente d'opérations de rotation avec une stabilité plus élevée. Contrairement aux matériaux ferromagnétiques, dans lequel les atomes s'alignent dans la même direction comme dans les aimants de réfrigérateur typiques, les atomes magnétiques à l'intérieur des antiferromagnétiques ont des alignements de spin antiparallèles qui annulent la magnétisation nette.
Les scientifiques ont travaillé sur le contrôle de l'alignement des atomes magnétiques dans les matériaux antiferromagnétiques pour créer des commutateurs magnétiques. Classiquement, cela a été fait en utilisant une procédure de "refroidissement sur le terrain", qui chauffe puis refroidit un système magnétique contenant un antiferromagnétique, tout en appliquant un champ magnétique externe. Cependant, ce processus est inefficace pour une utilisation dans de nombreux dispositifs de spintronique micro- ou nano-structurés car la résolution spatiale du processus lui-même n'est pas suffisamment élevée pour être appliquée dans des dispositifs à micro- ou nano-échelle.
"Nous avons découvert que nous pouvons contrôler l'état antiferromagnétique en appliquant simultanément des vibrations mécaniques et un champ magnétique, " déclare Jung-Il Hong du laboratoire Spin Nanotech de la DGIST. " Le processus peut remplacer l'approche conventionnelle de chauffage et de refroidissement, ce qui est à la fois gênant et nocif pour le matériau magnétique. Nous espérons que notre nouvelle procédure facilitera l'intégration de matériaux antiferromagnétiques dans des micro- et nano-dispositifs basés sur la spintronique."
Hong et ses collègues ont combiné deux couches :un film ferromagnétique cobalt-fer-bore sur un film antiferromagnétique d'iridium manganèse. Les couches ont été développées sur des substrats céramiques piézoélectriques. L'application combinée de vibrations mécaniques et d'un champ magnétique a permis aux scientifiques de contrôler les alignements des spins magnétiques à plusieurs reprises dans n'importe quelle direction souhaitée.
L'équipe vise à poursuivre la recherche et le développement de nouvelles phases magnétiques au-delà des matériaux magnétiques classiquement classés. « Historiquement, la découverte de nouveaux matériaux a conduit au développement de nouvelles technologies, ", dit Hong. "Nous voulons que nos travaux de recherche soient le germe de nouvelles technologies."
