La capacità di controllare la magnetizzazione degli elettrodi realizzati con ferromagneti potrebbe aiutare a sviluppare dispositivi più efficienti dal punto di vista energetico per applicazioni spintroniche, comprese le tecnologie di archiviazione dei dati, dispositivi elettronici indossabili e dispositivi medici impiantabili.

Alimentato dalla domanda di tecnologie di archiviazione delle informazioni con maggiore capacità, dispositivi in ​​miniatura chiamati giunzioni tunnel magnetiche (MTJ) sono emersi come un modo promettente per archiviare grandi quantità di dati.

Gli MTJ sono costituiti da minuscoli ferromagneti separati da uno strato isolante ultrasottile. La loro resistenza elettrica può essere commutata tra stati bassi e alti, corrispondenti ai bit binari zero e uno, e quindi può essere utilizzata per memorizzare informazioni nella memoria ad accesso casuale magnetoresistivo e in altri dispositivi spintronici.

Tradizionalmente, questa commutazione ha utilizzato un campo magnetico, una coppia di spin-orbita o una coppia di spin-trasferimento, che applica un'elevata densità di corrente elettrica al dispositivo che quindi dissipa grandi quantità di energia.

Ora, Aitian Chen, I colleghi e gli scienziati di KAUST della National University of Defense Technology in Cina, hanno realizzato MTJ su substrati ferroelettrici. Questi possono essere controllati dalla sola tensione, con conseguente drastica riduzione dei consumi energetici.

"L'integrazione della spintronica con i multiferroici consente di accoppiare le proprietà magnetiche ed elettriche degli MTJ ed è un approccio promettente per il funzionamento efficiente dal punto di vista energetico degli MTJ, " spiega Chen.

Per controllare la tensione degli MTJ, i ricercatori hanno utilizzato prima le strutture avanzate di sputtering e litografia di KAUST per depositare pellicole MTJ di alta qualità sui substrati ferroelettrici. Prossimo, hanno fabbricato i dispositivi utilizzando la fotolitografia e la fresatura ionica.

Applicando tensione al substrato ferroelettrico, il team potrebbe cambiare la configurazione di magnetizzazione degli MTJ tra stati antiparallelo e parallelo, che corrispondono ad alta e bassa resistenza elettrica, rispettivamente.

Utilizzando coppie di elettrodi sul substrato ferroelettrico per generare un piezostrain, sono stati in grado di modulare la magnetizzazione dello strato ferromagnetico tramite accoppiamento magnetoelettrico ceppo-mediato.

"Attualmente, abbiamo bisogno di due coppie di elettrodi per ottenere il pieno controllo degli MTJ, ma l'operazione è molto complicata. Cerchiamo ora di semplificare l'operazione utilizzando una sola coppia di elettrodi, "dice Chen.