铁磁体中体垂直磁各向异性的电压驱动 90° 翻转
材料科学
2025-01-08 v3
摘要
揭示非晶稀土-过渡金属薄膜中体垂直磁各向异性（PMA）背后的机制一直颇具挑战。这主要归因于非晶结构的内在复杂性，以及源于微观结构和原子结构因素而纠缠的潜在起源。在此，我们提出一种方法，利用磁电效应，通过仅施加 -1.2 V 电压诱导 Tb-Co 薄膜中体 PMA 向面内方向发生 90° 翻转。该操控通过电压驱动将氢原子插入 Tb 与 Co 原子间的间隙位实现，其作为对局部原子结构的扰动。利用角度依赖的 X 射线磁圆二色性，我们发现各向异性翻转源于 Tb 周围晶体场的畸变，其重新定向了 Tb 轨道磁矩的排列。最初沿 Tb-Co 键合方向对齐的易磁化轴发生重新取向并翻转 90°，这由第一性原理计算证实。我们的研究不仅确定了 Tb-Co 原子键合构型在塑造体 PMA 中的原子起源，也为电可编程铁磁自旋电子学奠定了基础，例如控制畴壁运动和编程人工自旋织构。
引用
@article{arxiv.2312.00643,
title = {Voltage-driven 90 switching of bulk perpendicular magnetic anisotropy in ferrimagnets},
author = {Zhengyu Xiao and Ruiwen Xie and Fernando Maccari and Philipp Klaassen and Benedikt Eggert and Di Wang and Yuting Dai and Raquel Lizarraga and Johanna Lill and Tom Helbig and Heiko Wende and Kurt Kummer and Katharina Ollefs and Konstantin Skokov and Hongbin Zhang and Zhiyong Quan and Xiaohong Xu and Robert Kruk and Horst Hahn and Oliver Gutfleisch and Xinglong Ye},
journal= {arXiv preprint arXiv:2312.00643},
year = {2025}
}
备注
4 Figures in manuscript (15 pages); 16 Figures, two Tables in Supplementary materials (21 pages)