亚微米 Ni/BPZT 薄膜器件中的非线性应变介导磁电耦合
应用物理
2025-10-14 v1
摘要
应变介导的磁电(ME)异质结构可实现磁性的电场控制,在超低功耗自旋电子逻辑中颇具前景。然而,在薄膜中实现空间选择性的低电压控制,并在整个铁弹性回线范围内量化磁电耦合,仍是亟待解决的难题。本文中,我们研究了具有横向图案化栅极的亚微米 Ni/BPZT 薄膜器件,该栅极将面内应变局域于 Ni 条带之下并调制其磁化强度。我们利用各向异性磁电阻测量不同磁偏置场下铁弹性回线全过程的磁化强度变化。结合多物理场应变模拟与微磁学建模,本工作构建了一个定量框架,能够刻画铁弹性与磁弹性非线性的卷积效应,为器件设计提供关键洞见,同时实现无偏置场下的多态磁化强度控制,以服务于非传统计算。在线性范围内提取的耦合系数在 700 nm 间隙下为 1.3 mT/V,且通过器件缩微具备清晰的电压效率提升路径,从而为面向能效自旋电子器件构建了一种可扩展的 CMOS 兼容平台。
引用
@article{arxiv.2510.09795,
title = {Nonlinear Strain-Mediated Magnetoelectric Coupling in Sub-Microscale Ni/BPZT Thin-Film Devices},
author = {Fanfan Meng and Emma Van Meirvenne and Federica Luciano and Xiangyu Wu and Yves Deblock and Kaustuv Banerjee and Peter Rickhaus and Florin Ciubotaru and Christoph Adelmann},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.09795},
year = {2025}
}