Electric control of magnetism at the Fe/BaTiO₃ interface.
Electric control of magnetism at the Fe/BaTiO₃ interface.
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DOI：
10.1038/ncomms4404
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发表时间：
2014-03-03
影响因子：
16.6
通讯作者：
Bertacco, R.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Radaelli, G.;Petti, D.;Plekhanov, E.;Fina, I.;Torelli, P.;Salles, B. R.;Cantoni, M.;Rinaldi, C.;Gutierrez, D.;Panaccione, G.;Varela, M.;Picozzi, S.;Fontcuberta, J.;Bertacco, R.
界面磁电耦合是实现自旋电子器件中磁信息电写入的可行途径。对于典型的Fe/BaTiO 3系统，只有微小的变化的界面Fe磁矩反转后的BaTiO 3介电极化已预测到目前为止。在这里，通过使用X射线磁圆二色性结合高分辨率电子显微镜和第一性原理计算，我们报告了一个未公开的物理机制，界面磁电耦合在Fe/BaTiO 3系统。在这个界面处，存在一个氧化的铁层，其磁化可以在室温下通过反转BaTiO 3极化而电可逆地开关。界面铁磁性的抑制/恢复是由于BaTiO 3中的离子位移对界面氧化Fe层中的交换耦合常数产生的不对称效应。所观察到的巨磁电响应具有优化界面磁电耦合的潜力，鉴于高效，低功耗的自旋电子器件。
Interfacial magnetoelectric coupling is a viable path to achieve electrical writing of magnetic information in spintronic devices. For the prototypical Fe/BaTiO3 system, only tiny changes of the interfacial Fe magnetic moment upon reversal of the BaTiO3 dielectric polarization have been predicted so far. Here, by using X-ray magnetic circular dichroism in combination with high resolution electron microscopy and first principles calculations, we report on an undisclosed physical mechanism for interfacial magnetoelectric coupling in the Fe/BaTiO3 system. At this interface, an ultrathin oxidized iron layer exists, whose magnetization can be electrically and reversibly switched on-off at room-temperature by reversing the BaTiO3 polarization. The suppression / recovery of interfacial ferromagnetism results from the asymmetric effect that ionic displacements in BaTiO3 produces on the exchange coupling constants in the interfacial oxidized Fe layer. The observed giant magnetoelectric response holds potential for optimizing interfacial magnetoelectric coupling in view of efficient, low-power spintronic devices.
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