中国矿业大学科研人员在电场调控动态磁性研究方面取得新进展
2021-01-29 电介质Dielectrics

  一、 研究背景

  多铁性材料是实现具有低功耗、微型化的新型电子和自旋电子器件的关键技术之一,特别是其在高频微波器件中的应用,具有重要的国家安全战略意义。目前,电场调控非易失性铁磁共振为新型磁电耦合效应及相关器件的研究提供了思路。电场驱动的非易失性磁性调制主要归因于铁电极化诱导的非线性晶格应变效应和界面电荷效应。

  二、成果介绍

  近日,中国矿业大学材料与物理学院郑明研究员与日本名古屋大学Tomoyasu Taniyama教授课题组合作,采用一个迄今为止未被关注的PMN-PT基片中109°铁弹畴转变触发的剪切应变,可以实现弹性耦合的Fe70Rh30外延薄膜铁磁共振的非易失性控制。极化反转前后低场扫描模式下共振峰的消失,以及共振场111Oe的调制,表明该多铁异质结实现了以剪切应变为媒介的强磁电耦合效应。特别是,原位磁光科尔效应测量表明,非易失性磁变化在没有外加磁场的辅助下完全起源于电场诱导的109°铁弹畴翻转,而不是71°/180°铁电畴翻转。这一发现阐明了剪切应变在实现电场对动态磁特性非易失性调制中的作用,也有利于未来节能型高频微波器件的设计。

  该工作以“Shear-strain-mediated large nonvolatile tuning of ferromagnetic resonance by an electric field in multiferroic heterostructures”为题,在材料科学领域国际知名期刊NPG Asia Materials(IF=8.131)上在线发表,并被遴选为Feature Article。中国矿业大学材料与物理学院郑明研究员为论文第一作者兼共同通讯作者,日本名古屋大学Tomoyasu Taniyama教授为论文共同通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金、江苏省自然科学基金、中国矿业大学高端人才计划及日本学术振兴会特别研究员等项目的支持。

  三、图文导读


(a)Fe70Rh30/PMN-PT多铁异质结在不同铁电极化态下铁磁共振频率随共振场的变化曲线;

(b)在不同铁电极化态下PMN-PT的畴结构示意图及其面内矢量投影

  四、文献信息

  论文链接:nature.com/articles/s41427-020-00279-4

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