Les chercheurs ont développé une méthode pour contrôler la direction de la magnétisation dans les dispositifs spintroniques en utilisant un faible champ électrique grâce à une percée dans les multiferroïques interfaciaux. Cette technique, qui repose sur la contrainte des moments magnétiques orbitaux, pourrait améliorer considérablement l’efficacité et la consommation d’énergie des futures technologies spintroniques.
Les scientifiques démontrent la capacité de contrôler la direction de la magnétisation en appliquant une contrainte à un matériau multiferroïque à l’interface.
Diriger la magnétisation avec un faible champ électrique est crucial pour faire progresser les dispositifs spintroniques efficaces. En spintronique, les caractéristiques du spin ou du moment magnétique d’un électron sont exploitées pour le stockage d’informations. En modifiant les moments magnétiques orbitaux par contrainte, il est possible de manipuler les spins électroniques, conduisant à un effet magnétoélectrique amélioré pour des performances supérieures.
Des chercheurs japonais, dont Jun Okabayashi de l’Université de Tokyo, ont révélé un mécanisme de contrôle orbital induit par la contrainte dans les multiferroïques interfaciales. Dans les matériaux multiferroïques, la propriété magnétique peut être contrôlée à l’aide d’un champ électrique, ce qui pourrait potentiellement conduire à des dispositifs spintroniques efficaces. Les multiferroïques interfaciaux étudiés par Okabayashi et ses collègues consistent en une jonction entre un matériau ferromagnétique et un matériau piézoélectrique. La direction de magnétisation dans le matériau pourrait être contrôlée en appliquant une tension.
Structure multiferroïque interfaciale et contrôle de l’orientation de l’aimantation. Crédit : Takamasa Usami
Mécanisme et implications pour les dispositifs spintroniques
L’équipe a montré l’origine microscopique de l’effet magnétoélectrique important dans le matériau. La contrainte générée par le matériau piézoélectrique pourrait modifier le moment magnétique orbital du matériau ferromagnétique. Ils ont révélé un contrôle orbital spécifique à un élément dans le matériau multiferroïque interfacial utilisant une déformation réversible et ont fourni des lignes directrices pour la conception de matériaux présentant un effet magnétoélectrique important. Les résultats seront utiles pour développer une nouvelle technologie de rédaction d’informations qui consomme moins d’énergie.
L’étude a été financée par la Société japonaise pour la promotion de la science, l’Agence japonaise pour la science et la technologie, le Spintronics Research Network of Japan et la Yazaki Memorial Foundation for Science and Technology.
