Gli scienziati del Tokyo Institute of Technology hanno ottenuto l'inversione della magnetizzazione nella ferrite di bismuto sostituita con cobalto applicando un campo elettrico. I ricercatori hanno cercato una tale tecnica per oltre un decennio per realizzare nuovi tipi di dispositivi di memoria magnetica a basso consumo energetico.

Nell'era della rivoluzione informatica, l'elettronica richiede una rapida evoluzione facilitata da maggiori sforzi da parte dei ricercatori sui materiali. In particolare, una migliore comprensione delle proprietà elettromagnetiche dei materiali e nuovi modi per sfruttarli consentirebbe la fabbricazione di dispositivi basati su tali principi.

Due anni fa, un gruppo di ricerca del Laboratorio per materiali e strutture del Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech), guidato dal Prof. Masaki Azuma, hanno dimostrato proprietà promettenti della ferrite di bismuto cobalto-sostituita (BFCO). Questo particolare materiale presenta proprietà sia ferroelettriche che ferromagnetiche a temperatura ambiente; il team ha dedotto che questi sono accoppiati in un modo che potrebbe essere sfruttato per mostrare l'inversione della magnetizzazione del materiale mediante l'applicazione di un campo elettrico a temperatura ambiente senza la necessità di corrente elettrica.

In uno studio più recente, il team ha presentato la prova di questa inversione di magnetizzazione ipotizzata in film sottili di BFCO a temperatura ambiente. Mentre i ricercatori precedenti hanno visto un certo successo nel raggiungere l'inversione della magnetizzazione, i loro risultati erano per la magnetizzazione nel piano su un materiale multistrato, che comporta alcuni svantaggi. "L'osservazione diretta dell'inversione di magnetizzazione su un materiale monofase con ordinamenti ferroelettrici e ferromagnetici è cruciale per lo studio dell'accoppiamento intrinseco tra loro. Inoltre, l'inversione della magnetizzazione fuori dal piano è auspicabile dal punto di vista dell'integrazione, " spiega Azuma.

Così, il team ha fabbricato film sottili di BFCO che mostravano una magnetizzazione spontanea. Poiché BFCO è molto sensibile alla deformazione reticolare, questi film sottili sono stati coltivati ​​su GdScO . ortorombica ₃ , la cui struttura reticolare corrisponde al massimo a quella del BFCO e sostiene la crescita di film altamente cristallini con deformazione reticolare minima. Dopo aver verificato la presenza della magnetizzazione fuori piano, il team ha continuato a studiare la correlazione tra i domini ferromagnetico e ferroelettrico per vedere se l'inversione della magnetizzazione fosse possibile commutando la polarizzazione elettrica.

Nelle immagini di microscopia a forza piezoelettrica e di microscopia a forza magnetica risultanti, i ricercatori hanno scoperto che i loro tentativi hanno avuto successo e che è stato così, infatti, possibile ottenere l'inversione di magnetizzazione fuori dal piano utilizzando un campo elettrico a temperatura ambiente. È la prima volta che si realizza un'impresa del genere, e potrebbe presto diventare il principio di funzionamento di un nuovo tipo di dispositivo di memoria.

Azuma dice, "L'attuale dimostrazione dell'inversione magnetica che utilizza un campo elettrico apre la strada a un basso consumo energetico, memorie magnetiche non volatili, come le memorie magnetoresistive ad accesso casuale".