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    Controllo non volatile dell'anisotropia magnetica attraverso il cambiamento della polarizzazione elettrica

    Un'immagine schematica della giunzione del tunnel magnetico costruita con materiale ferroelettrico racchiuso da strati metallici magnetici. L'interfaccia di ogni direzione di polarizzazione elettrica è mostrata ingrandita nella parte destra. Il diagramma della resistenza elettrica causata dalla polarizzazione elettrica e dalle direzioni magnetiche è mostrato in basso a sinistra. Credito:Università di Kanazawa

    I ricercatori dell'Università di Kanazawa hanno controllato le proprietà magnetiche di uno strato di metallo attraverso la polarizzazione elettrica di uno strato di ossido di metallo vicino. Le simulazioni computazionali e le misurazioni sperimentali hanno rivelato che il magnetismo di uno strato di lega di cobalto-platino dipendeva fortemente dalla direzione di polarizzazione di uno strato di ossido di zinco e magnesio sovrastante. Il concetto di controllo delle proprietà magnetiche mediante polarizzazione elettrica mostra il potenziale per far progredire lo sviluppo della memoria magnetica non volatile.

    La capacità di controllare le proprietà magnetiche di un materiale utilizzando l'elettricità è importante per lo sviluppo della tecnologia informatica, memoria particolarmente non volatile, che è una memoria che non richiede alimentazione elettrica costante per mantenere uno stato impostato. Questo è, il controllo elettrico degli stati magnetici di un materiale può consentirci di realizzare l'attraente concetto di efficienza energetica della memoria magnetica non volatile che viene commutata tra diversi stati utilizzando l'elettricità. Recentemente, Ricercatori giapponesi dell'Università di Kanazawa hanno scoperto che le proprietà magnetiche di uno strato di metallo possono essere controllate applicando elettricità a uno strato di ossido di metallo sovrastante.

    Il team di ricerca ha studiato il cambiamento nelle proprietà magnetiche di uno strato di lega di cobalto-platino (CoPt) indotto dalla polarizzazione elettrica di uno strato di ossido di zinco (ZnO) sovrastante. Le simulazioni computazionali hanno mostrato che la commutazione della polarizzazione elettrica dello strato di ZnO ha avuto un grande effetto sul potenziale chimico all'interfaccia tra ZnO e CoPt, che a sua volta ha portato a un notevole cambiamento nel comportamento magnetico dello strato CoPt. Il cambiamento del comportamento magnetico dello strato CoPt era non volatile; cioè., lo strato è rimasto nello stato impostato fino a quando non è stata modificata la polarizzazione elettrica dello strato di ZnO.

    "Il grande effetto della polarizzazione elettrica di ZnO sulle proprietà magnetiche di CoPt potrebbe essere spiegato dalla polarizzazione di ZnO che fornisce il controllo sulle interazioni degli orbitali atomici di CoPt, " dice l'autore Masao Obata.

    Per confermare i promettenti risultati ottenuti dalle loro simulazioni, i ricercatori hanno fabbricato una struttura impilata chiamata giunzione tunnel contenente strati di ZnO e CoPt drogati con Mg. Sono state studiate le proprietà magnetiche e il comportamento di commutazione della giunzione del tunnel. I risultati hanno rivelato che la giunzione del tunnel ha mostrato un comportamento magnetico sostanzialmente diverso a seconda dello stato di polarizzazione elettrica dello strato di ZnO, fornendo un accordo qualitativo tra i risultati della simulazione e i risultati teorici.

    "Il sistema ZnO/CoPt dimostra che è possibile ottenere un controllo elettrico non volatile delle proprietà magnetiche dei materiali, " spiega il co-autore Tatsuki Oda. "Un tale concetto è importante per lo sviluppo di una memoria magnetica non volatile avanzata ad alta efficienza energetica".

    Il controllo non volatile del comportamento magnetico di CoPt mediante la polarizzazione elettrica di ZnO rappresenta un concetto interessante per realizzare nuove applicazioni di memoria non volatile per far progredire ulteriormente l'elaborazione delle informazioni.

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