Reversibly controlled magnetic domains of Co film via electric field driven oxygen migration at nanoscale
Reversibly controlled magnetic domains of Co film via electric field driven oxygen migration at nanoscale
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通过纳米级电场驱动氧迁移可逆控制 Co 薄膜的磁畴
DOI：
10.1063/1.5087964
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发表时间：
2019-06
影响因子：
4
通讯作者：
Li Run Wei
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Dhanapal Pravarthana;Zhang Tuo;Wang Baomin;Yang Huali;Xuan Haicheng;Bi Chong;Wang Weigang;Li Run Wei
垂直磁各向异性的电场控制可以实现垂直磁随机存取存储器器件的低功耗。然而，在铁磁金属薄膜中，由于屏蔽效应，电场对PMA的调谐效率较低，且仅限于界面。另外，磁离子效应可以有效地控制PMA，通过将铁磁性金属与氧离子的电荷库（如GdOx）连接，利用离子在铁磁性金属表面的迁移。在本文中，我们利用导电原子力显微镜和磁力显微镜（MFM）在纳米尺度上通过电场控制了Pt/Co/GdOx三层中PMA Co的可逆磁畴。在GdOx表面分别施加4 V的负偏置电压和4 V的正偏置电压时，MFM测定的磁畴相位值减小和增大。这些结果表明，通过电场控制PMA材料在纳米尺度上用于信息存储设备。
Electric field control of perpendicular magnetic anisotropy (PMA) can enable low power consumption for perpendicular magnetic random access memory devices. However, the tuning of PMA by the electric field in ferromagnetic metal thin films is less efficient and limited to the interface due to the screening effect. Alternatively, the magnetoionic effect can control PMA efficiently, which utilizes ion migrations over the surface of the ferromagnetic metal by interfacing it with the charge reservoir of oxygen ions like GdOx. In this paper, we report the reversibly controlled magnetic domains of PMA Co in the Pt/Co/GdOx trilayer via the electric field at the nanoscale using conductive atomic force microscopy and magnetic force microscopy (MFM). The magnetic domain phase values determined by MFM decrease and increase when negative and positive bias voltages of magnitude 4 V are applied to the surface of GdOx, respectively. These results suggest a path toward control of PMA materials at the nanoscale by the electric field for information storage devices.
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