通过氧迁移实现 Fe/MgO 界面垂直磁各向异性的巨大变化：一项第一性原理研究
材料科学
2018-12-31 v2 介观与纳米尺度物理
摘要
通过对界面周围氧路径的能量学进行系统的 {\it ab initio} 研究，揭示了 Fe/MgO 界面处垂直磁各向异性 (VCMA) 的电压控制对氧迁移的特征依赖性。我们发现表面各向异性能作为迁移 O 原子浓度的函数表现出 Boltzmann S 型行为。获得的 VCMA 效率因子 的变化揭示了一个饱和极限，超过迁移 O 的临界浓度（约 ）后，各向异性从垂直方向切换为面内方向。此外，取决于施加电压的变化范围，预测会发生与可逆或不可逆离子位移相关的两种机制，从而产生不同的 VCMA 响应。根据我们的发现，人们可以从 的数量级区分 VCMA 驱动机制：几十 fJ/(V.m) 的效应可能与电荷介导效应结合轻微的 reversible 氧位移有关，而数千 fJ/(V.m) 量级的效应则更可能与不可逆的氧离子迁移有关。
引用
@article{arxiv.1610.08859,
title = {Giant variation of the perpendicular magnetic anisotropy at Fe/MgO interfaces by oxygen migration: a first-principles study},
author = {F. Ibrahim and A. Hallal and B. Dieny and M. Chshiev},
journal= {arXiv preprint arXiv:1610.08859},
year = {2018}
}
备注
7 pages, 6 figures