Demonstrasi switching bias pertukaran dalam struktur antiferromagnet / ferromagnet
Electronics

Demonstrasi switching bias pertukaran dalam struktur antiferromagnet / ferromagnet


Kredit: Peng et al.

Identifikasi metode yang efektif untuk memanipulasi magnetisasi dan bias pertukaran dalam film antiferromagnet / ferromagnet tipis dapat memfasilitasi pengembangan jenis perangkat spintronik baru. Sakelar magnetisasi dapat dicapai dengan menginduksi fenomena yang disebut torsi spin-orbit (SOT) dalam lapisan logam berat yang berdekatan dengan film-film ini. Namun, sejauh ini, strategi desain ini terbukti sulit untuk digabungkan dengan pengukuran pertukaran bias pertukaran dan magnetoresistensi terowongan.

Para peneliti di Beihang University di China, University of California-Los Angeles (UCLA) dan institut lain di AS baru-baru ini mendemonstrasikan pertukaran bias pertukaran yang diinduksi arus dalam struktur bilayer antiferromagnet / ferromagnet (IrMn / CoFeB). Mereka mencapai ini dengan menghasilkan SOT di lapisan antiferromagnetik struktur.

Para peneliti mulai menyelidiki potensi struktur antiferromagnet / ferromagnet / oksida beberapa tahun yang lalu. Dalam sebuah penelitian yang diterbitkan tahun lalu, mereka mampu mencapai peralihan bebas-medan dari magnetisasi tegak lurus struktur IrMn / CoFeb / MgO dengan menghasilkan SOT dengan gerbang tegangan dengan bantuan medan bias pertukaran. Selanjutnya, mengambil inspirasi dari makalah baru-baru ini yang melaporkan manipulasi bias pertukaran melalui pembuatan SOT, mereka mulai mengeksplorasi pertukaran bias pertukaran dalam struktur IrMn / CoFeb / MgO yang sama.

“Kami tertarik dengan topik ini karena medan bias pertukaran biasanya dianggap cukup kuat, sulit untuk dibalik kecuali suhu sekitar lebih tinggi dari pemblokiran atau bahkan suhu Neel dari lapisan antiferromagnetik,” Weisheng Zhao, salah satu peneliti yang melakukan penelitian tersebut, kepada TechXplore. “Di sisi lain, kami bermaksud untuk memverifikasi apakah medan bias pertukaran dapat dialihkan oleh SOT di antiferromagnet (AFM) / ferromagnet (FM) / tumpukan oksida karena lebih mudah, dibandingkan di AFM / FM / struktur logam berat, untuk mengintegrasikan tunneling magnetoresistance (untuk pembacaan listrik magnetisasi FM), SOT dan pertukaran bias switching dalam satu perangkat. “

Dalam studi terbaru mereka, Zhao dan rekan-rekannya mulai mempelajari manipulasi bias pertukaran dan magnetisasi dalam struktur IrMn / CoFeB / MgO, di mana SOT berasal dari lapisan antiferromagnetik IrMn. Temuan mereka menunjukkan kelayakan untuk mengalihkan bidang bias pertukaran dalam struktur ini dengan menghasilkan SOT.

“Manipulasi independen magnetisasi feromagnetik dan medan bias pertukaran dapat direalisasikan dengan mengontrol arah dan besaran arus SOT,” kata Zhao. “Kami juga menemukan bahwa kerapatan arus kritis untuk pertukaran bias pertukaran lebih besar daripada yang untuk pembalikan magnetisasi CoFeB. Kami menjelaskan lebih lanjut mekanisme ini dengan dichroism melingkar magnetik sinar-X (XMCD), pengukuran reflektometri neutron terpolarisasi (PNR) dan simulasi mikromagnetik, yang menunjukkan itu magnetisasi bersih kecil dalam antarmuka IrMn memainkan peran penting dalam fenomena ini. “

Demonstrasi switching bias pertukaran dalam struktur antiferromagnet / ferromagnet

Ilustrasi skema switching bias pertukaran dalam struktur antiferromagnet / ferromagnet. Kredit: Peng et al.

Dalam struktur yang diperiksa oleh para peneliti, bias pertukaran bermanifestasi sebagai pergeseran loop histeresis dari lapisan feromagnetik. Ini berarti bahwa secara eksperimental dapat diperoleh dengan menyapu medan magnet tegak lurus (H.dengan) dan kemudian mengekstrak loop shift.

Karena Zhao dan rekan-rekannya secara khusus memeriksa kemungkinan memunculkan pertukaran bias pertukaran melalui generasi SOT, mereka mengukur loop histeresis lapisan FM sebelum dan sesudah mereka menerapkan pulsa SOT. Dengan membandingkan loop shift yang sesuai, mereka dapat menentukan bahwa bias pertukaran sebenarnya telah beralih.

“Ketika sampai pada mekanisme pertukaran bias pertukaran yang digerakkan oleh SOT, dalam percobaan kami, kami menemukan bahwa peralihan bias pertukaran oleh SOT agak mirip dengan magnetisasi FM tegak lurus,” kata Zhao. “Lebih khusus lagi, untuk mengganti bias pertukaran atau magnetisasi FM tegak lurus, kita perlu menerapkan SOT dengan adanya medan dalam bidang dan polaritas pensaklaran bergantung pada polaritas arus SOT.”

Dengan menggunakan teknik XMCD dan PNR, serta simulasi mikromagnetik, para peneliti menunjukkan bahwa magnetisasi jaring kecil dalam antarmuka IrMn memainkan peran penting dalam memungkinkan fenomena yang mereka amati. Oleh karena itu, masuk akal untuk menggambarkan gambaran fisik bahwa peralihan bias pertukaran berasal dari peralihan dari pin yang disematkan antar muka, yang menunjukkan perilaku yang menyerupai yang terkait dengan magnetisasi tegak lurus dari lapisan feromagnetik.

“Sementara hasil kami menarik, masih perlu mempertimbangkan pengaruh properti AFM massal,” kata Zhao. “Misalnya, kami masih perlu memverifikasi apakah magnetisasi AFM massal juga dibalik saat mengalihkan bias pertukaran, yang dapat membantu kami memahami lebih dalam fisika AFM dan bias pertukaran. Ini mungkin memerlukan deteksi langsung momen AFM tetapi juga, tanpa diragukan lagi, kacang yang sulit dipecahkan. “

Temuan para peneliti membuka kemungkinan baru untuk manipulasi listrik bias pertukaran di AFM / FM / tumpukan oksida, yang pada akhirnya dapat memiliki implikasi penting untuk pengembangan perangkat spintronik, terutama mengingat struktur khusus ini memiliki potensi untuk mengintegrasikan magnetoresistensi tunneling, SOT dan pertukaran bias pertukaran. Selain itu, makalah mereka menjelaskan mekanisme yang mendasari pertukaran bias pertukaran dalam struktur IrMn / CoFeB / MgO.

“Manipulasi independen magnetisasi FM dan medan bias pertukaran, seperti yang ditunjukkan dalam pekerjaan kami, dapat merangsang fungsionalitas baru untuk perangkat spintronik,” kata Zhao. “Itulah yang kami rencanakan untuk dieksplorasi. Selain itu, dampak dari bulk property AFM pada exchange bias switching belum teridentifikasi dalam penelitian kami. Oleh karena itu, kami juga berencana untuk mempelajari lebih lanjut mekanisme pertukaran bias pertukaran yang digerakkan oleh SOT. ”


Bias pertukaran dalam heterostruktur van der Waals


Informasi lebih lanjut:
Exchange bias switching dalam lapisan ganda antiferromagnet / ferromagnet yang digerakkan oleh torsi spin-orbit. Nature Electronics(2020). DOI: 10.1038 / s41928-020-00504-6.

© 2021 Science X Network

Kutipan: Demonstrasi switching bias pertukaran dalam struktur antiferromagnet / ferromagnet (2021, 11 Januari) diambil pada 11 Januari 2021 dari https://techxplore.com/news/2021-01-exchange-bias-antiferromagnetferromagnet.html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh :
Togel Hongkong