通过磁离子效应稳定PtMn/Co中的垂直磁各向异性与强交换偏置
材料科学
2024-06-10 v2 介观与纳米尺度物理
摘要
电场对磁性的调控为实现超低功耗电子学提供了一个广阔且前景广阔的工具箱。一个具有高技术相关性的关键挑战是掌握铁磁体的磁各向异性与相邻反铁磁体的交换耦合之间的相互作用。在此，我们证明了磁离子门控可用于在沉积态具有优先面内（IP）磁化的样品中，实现非常稳定的面外（OOP）取向磁化及强交换偏置。我们表明，通过在3 nm厚的HfO2上施加-2.5 V的栅极电压，可以将Ta/Pt/PtMn/Co/HfO2堆栈中的垂直界面各向异性提高两倍以上，导致磁化从IP重新取向为OOP，并产生超过50 mT的强OOP交换偏置。通过比较两种不同厚度的PtMn，我们发现了一个显著的权衡：虽然更厚的PtMn能产生显著更大的交换偏置，但这也导致在可及的栅极电压窗口内对离子液体门控的响应更慢。这些结果为在需要显著交换偏置的样品中，通过沉积后电学手段调控磁各向异性和交换偏置铺平了道路。
引用
@article{arxiv.2404.08783,
title = {Stabilizing perpendicular magnetic anisotropy with strong exchange bias in PtMn/Co by magneto-ionics},
author = {Beatrice Bednarz and Maria-Andromachi Syskaki and Rohit Pachat and Leon Prädel and Martin Wortmann and Timo Kuschel and Shimpei Ono and Mathias Kläui and Liza Herrera Diez and Gerhard Jakob},
journal= {arXiv preprint arXiv:2404.08783},
year = {2024}
}
备注
main manuscript and supplementary material