阐明电压控制磁各向异性
材料科学
2017-08-02 v1
摘要
电压控制磁各向异性（VCMA）是一种操纵纳米磁体中磁化态的有效方式，在低功耗自旋电子学应用中大有前景。已知VCMA的潜在物理机制涉及施加电场时过渡金属界面原子上d轨道占据的变化。然而，对于这种占据如何控制磁晶各向异性（MCA）甚至为何在某些情况下MCA具有相反符号，仍然缺乏简单的定性图像。在本文中，我们利用轨道布居的简单模型来阐明用于磁隧道结的3d过渡金属薄膜中界面MCA及其电场效应的一些典型特征。我们发现，在所有考虑的情况中，包括Fe(001)表面、洁净的Fe1-xCox(001)/MgO界面和氧化的Fe(001)/MgO界面，合金化和电场效应通过电子耗尽增强MCA能量，这很大程度上由少数自旋dxz,yz轨道的占据解释。另一方面，空穴掺杂的Fe(001)表现出反VCMA，其中当在施加电场时电子在Fe(001)/MgO界面积累时实现MCA增强。在此机制下，我们预测显著增强的VCMA超过1pJ/Vm。实验上实现此机制可能有利于电压驱动磁化反转的实际目的。
引用
@article{arxiv.1612.02724,
title = {Elucidating the Voltage Controlled Magnetic Anisotropy},
author = {Jia Zhang and Pavel V. Lukashev and Sitaram S. Jaswal and Evgeny Y. Tsymbal},
journal= {arXiv preprint arXiv:1612.02724},
year = {2017}
}