铁磁体-多铁系统中单向各向异性的电压调控
介观与纳米尺度物理
2018-01-26 v1
摘要
展示超低能耗开关机制对于计算设备的持续改进至关重要。铁电(FE)与多铁(MF)序及其调控有望提供理想的状态变量组合，使逻辑与存储达到atto-Joule量级（即比纳米电子学低约30倍的开关能耗）。在BiFeO3中，反铁磁(AFM)序与FE序之间的耦合在室温下稳健、可电压缩放、由FE序稳定，并可集成至超越CMOS时代的制造工艺中。该体系中AFM序与倾斜磁矩的存在导致与CoFe或LSMO等铁磁体的交换相互作用。尽管先前工作表明交换耦合（单轴各向异性）可由电场控制，若干令人困惑的问题依然存在。其中最为引人入胜的是，BiFeO3-CoFe双层未表现出任何电控方向性各向异性，即交换偏置——这是一种潜在的180度磁反转机制且独立于开关动力学。然而，逻辑与存储所需/偏好的是一种类似于外加场工作的磁电机制，即电压调制的单向各向异性。在此，我们给出室温下与BiFeO3交换耦合的横向缩放自旋阀的交换偏置电控证据。我们表明该双层中的交换偏置在热学上稳健、可电控且可逆。我们预期此种缩放尺寸下的磁电性通过启用一类新型非易失性、超低能耗计算元件，为超越现代纳米电子学晶体管的计算提供强有力路径。
引用
@article{arxiv.1801.08280,
title = {Voltage Control of Uni-directional Anisotropy in Ferromagnet-Multiferroic System},
author = {Sasikanth Manipatruni and Dmitri E. Nikonov and Chia-Ching Lin and Prasad Bhagwati and Yen Lin Huang and Anoop R. Damodaran and Zuhuang Chen and Ramamoorthy Ramesh and Ian A. Young},
journal= {arXiv preprint arXiv:1801.08280},
year = {2018}
}