凝聚态物理与材料+多铁异质结中电场对磁电性质的非易失调控课件

1、多铁异质结中电场对磁电性质的非易失调控电控磁电性质研究背景电场对磁电性质非易失调控 一） LSMO/PMN-PT 异质结构 二） SV/PMN-PT 异质结构 报告总结 内容提要电驱动写入示意图磁电读取示意图多铁异质结电驱动存储器的优势电驱动存储器：电写改变磁电性质，电读或磁读转变为电信号。优势：实现多态存储，利于信息安全；提高密度、降低功耗，利于器件小型化。A. K. Biswas, et al. Nano Letters, 17, 3478 (2017)电场调控磁矩转动研究问题：结构、操作复杂。S. Zhang, et al. Sci. Rep. 4, 3727 (2014)Co/PMN-

2、PT(011) CoFeB/PMN-PT(011)问题：易失的磁矩转动不利于实际应用。初态EPMN-PTLSMOMEAPMN-PTMEAE结论：实现了电场调控LSMO易磁化轴非易失转动90。有助于高密度低能耗存储器件研发。EPMN-PT+5 kV/cmW. B. Zhao et al., Appl. Phys. Lett. 109, 263502 (2016)LSMO/PMN-PT异质结构电控磁性-2.5 kV/cmLSMOLSMOMEA2 s脉冲电压负向饱和预极化 5 kV/cm：六方到单斜2 kV/cm：单斜到六方易磁化轴转动的动力学过程PMN-PT场致相变及极化方向改变导致非易失应变。异

3、质结表现出非易失、可逆的90易磁化轴转动，源于界面磁各向异性和磁弹各向异性的竞争。LSMO/PMN-PT异质结构电控电输运性W. B. Zhao et al., Appl. Phys. Lett. 109, 263502 (2016)100011结论：实现了电场调控LSMO电阻率3.6%的非易失变化。LSMO电输运测量结构侧面施加脉冲电场极化后，PMN-PT应变与LSMO电阻率变化。问题：能否实现电控自旋阀/隧道结磁电性质非易失变化？电场调控自旋阀与隧道结研究Lei Na, et al. Nat. comm.4, 1378 (2013)问题：需要磁场与电场共同参与调控。Peisen Li, e

4、t al. Adv. Mater. 26, 4320 (2014)问题：磁矩转动易失。Co和Ni易磁化轴对应变的不同响应S. W. Yang et al., Adv. Mater. 26, 7091 (2014)需求：利用电场调控，使自旋阀/隧道结中各磁性层磁性出现非易 失90夹角。实现方法：利用正/负磁致伸缩材料对相同应变的不同响应。J. S.Xiang et al., J. Phys. D: Appl. Phys. 49, 325002 (2016)H (Oe)H / x自旋阀/PMN-PT异质结构Ni/PMN-PT(001)表面设想：Co与Ni的易磁化轴随应变变化趋势相反，所以可用同一个

5、电场产生的非易失应变使Co和Ni易磁化轴发生反向的非易失转动，从而实现电控自旋阀GMR效应。自旋阀/PMN-PT异质结构电控磁结论：沿垂直于Co和Ni易磁化轴方向施加4 kV/cm的脉冲电场，Co的易磁化轴发生非易失90转动，Ni的易磁化轴保持不动。MEACoMEANi自旋阀/PMN-PT异质结构电控电输运性结论：实现了电场对自旋阀GMR效应的非易失调控。三、报告总结在LSMO/PMN-PT(011)异质结中，沿垂直于LSMO易磁化轴方向施加+5 kV/cm和-2.5 kV/cm的脉冲电场，LSMO易磁化轴发生90 非易失可逆翻转，电阻变化约为3.6%。 设计了Co/Cu/Ni/PMN-PT (001) 异质结构，