Des scientifiques de l'Institut de technologie de Tokyo ont réussi à inverser la magnétisation de la ferrite de bismuth à substitution cobalt en appliquant un champ électrique. Les chercheurs ont cherché une telle technique pendant plus d'une décennie afin de fabriquer de nouveaux types de dispositifs de mémoire magnétique à faible consommation d'énergie.

À l'ère de la révolution des technologies de l'information, l'électronique exige une évolution rapide facilitée par des efforts accrus de la part des chercheurs en matériaux. En particulier, une meilleure compréhension des propriétés électromagnétiques des matériaux et de nouvelles façons de les exploiter permettrait la fabrication de dispositifs basés sur de tels principes.

Il y a deux ans, une équipe de recherche du Laboratoire des Matériaux et Structures du Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech), dirigé par le professeur Masaki Azuma, ont démontré les propriétés prometteuses de la ferrite de bismuth substituée par du cobalt (BFCO). Ce matériau particulier présente à la fois des propriétés ferroélectriques et ferromagnétiques à température ambiante; l'équipe a déduit que ceux-ci sont couplés d'une manière qui pourrait être exploitée pour présenter une inversion de l'aimantation du matériau par application d'un champ électrique à température ambiante sans avoir besoin de courant électrique.

Dans une étude plus récente, l'équipe a présenté la preuve de cette hypothèse d'inversion de l'aimantation dans des films minces de BFCO à température ambiante. Alors que les chercheurs précédents ont vu un certain succès dans l'inversion de la magnétisation, leurs résultats étaient pour l'aimantation dans le plan sur un matériau multicouche, qui comporte quelques inconvénients. "L'observation directe de l'inversion de l'aimantation sur un matériau monophasé avec des ordres ferroélectriques et ferromagnétiques est cruciale pour l'étude du couplage intrinsèque entre eux. De plus, l'inversion de l'aimantation hors plan est souhaitable du point de vue de l'intégration, " explique Azuma.

Ainsi, l'équipe a fabriqué des films minces de BFCO qui présentaient une magnétisation spontanée. Parce que le BFCO est très sensible à la déformation du réseau, ces couches minces ont été cultivées sur GdScO orthorhombique 3 , dont la structure de réseau correspond au maximum à celle du BFCO et favorise la croissance de films hautement cristallins avec une contrainte de réseau minimale. Après avoir vérifié la présence de l'aimantation hors plan, l'équipe a ensuite étudié la corrélation entre les domaines ferromagnétique et ferroélectrique pour voir si l'inversion de l'aimantation était possible en commutant la polarisation électrique.

Dans les images de microscopie à force piézoélectrique et de microscopie à force magnétique résultantes, les chercheurs ont constaté que leurs tentatives ont été couronnées de succès et que c'était, En effet, possible d'obtenir une inversion de l'aimantation hors du plan en utilisant un champ électrique à température ambiante. C'est la première fois qu'un tel exploit est réalisé, et pourrait bientôt devenir le principe de fonctionnement d'un nouveau type de dispositif de mémoire.

Azuma dit, « La démonstration actuelle d'inversion magnétique par champ électrique ouvre la voie à une faible consommation d'énergie, mémoires magnétiques non volatiles, telles que les mémoires vives magnétorésistives."