La capacidad de controlar la magnetización de electrodos hechos de ferroimanes podría ayudar a desarrollar dispositivos más eficientes energéticamente para aplicaciones espintrónicas, incluidas las tecnologías de almacenamiento de datos, dispositivos electrónicos portátiles y dispositivos médicos implantables.

Impulsado por la demanda de tecnologías de almacenamiento de información con mayor capacidad, Los dispositivos en miniatura llamados uniones de túnel magnético (MTJ) han surgido como una forma prometedora de almacenar grandes cantidades de datos.

Los MTJ consisten en minúsculos ferromagnetos separados por una capa aislante ultrafina. Su resistencia eléctrica se puede cambiar entre los estados bajo y alto, correspondientes a los bits binarios cero y uno, y por lo tanto se puede usar para almacenar información en la memoria magnetorresistiva de acceso aleatorio y otros dispositivos espintrónicos.

Tradicionalmente, esta conmutación ha utilizado un campo magnético, un par de giro en órbita o un par de transferencia de giro, que aplica una alta densidad de corriente eléctrica al dispositivo que luego disipa grandes cantidades de energía.

Ahora, Aitian Chen, Los colegas y científicos de KAUST de la Universidad Nacional de Tecnología de Defensa en China, han fabricado MTJ en sustratos ferroeléctricos. Estos pueden controlarse solo con voltaje, resultando en una reducción dramática en el consumo de energía.

"La integración de la espintrónica con multiferroics permite acoplar las propiedades magnéticas y eléctricas de los MTJ y es un enfoque prometedor para el funcionamiento energéticamente eficiente de los MTJ, "explica Chen.

Para controlar el voltaje de MTJ, Los investigadores utilizaron las avanzadas instalaciones de pulverización catódica y litografía de KAUST primero para depositar películas MTJ de alta calidad sobre los sustratos ferroeléctricos. Próximo, fabricaron los dispositivos utilizando fotolitografía y molienda de iones.

Al aplicar voltaje al sustrato ferroeléctrico, el equipo podría cambiar la configuración de magnetización de MTJ entre estados antiparalelo y paralelo, que se corresponden con alta y baja resistencia eléctrica, respectivamente.

Usando pares de electrodos en el sustrato ferroeléctrico para generar una piezoestraína, pudieron modular la magnetización de la capa ferromagnética a través de un acoplamiento magnetoeléctrico mediado por tensión.

"En la actualidad, Necesitamos dos pares de electrodos para lograr un control total de los MTJ, pero la operación es muy complicada. Ahora buscamos simplificar la operación usando solo un par de electrodos, "dice Chen.