«Магнитный конденсатор» или теоретическое исследование возможности изменения электрическим полем магнитного состояния
Магнитные элементы памяти, такие как жесткие диски, а также MRAM используют электрический ток для записи информации. Однако тепло, которое при это выделяется является существенной проблемой, так как это ограничивает плотность устройств и, следовательно, производительность компьютерных чипов. В настоящее время ученые ищут новые подходы для получения большей плотности памяти при меньшем выделении тепла: предлагается использовать электрическое поле, а не ток для поворота магнитных спинов. Исследователь из Университет Майами (UM) и его коллеги хоть и не обнаружили экспериментально управление магнитным состоянием электрическим полем, но продвинулись в понимание этого явления. Исследование показывает, как электрическое поле, а не изменение электронной плотности в тонкой плёнке (так называемый допинг), приводит к управлению магнитным состоянием в имеющихся экспериментах.
Контроль над магнитным состоянием ультра-тонких ферромагнитных пленок с помощью электрического поля, а не тока, имеет много потенциальных технологически важных приложений. При этом как правило считается, что такой контроль осуществляется через индуцированный электрическим полем поверхностный заряд, который изменяет магнитную анизотропию. Тем не менее, несколько ключевых экспериментов не могут быть поняты в таком видении. В большинстве исследований возникает расщепление (снятия вырождения) спинов электронов проводимости немагнитных металлов или полупроводников из-за спин-орбитального взаимодействия Рашбы. При этом возникает большое поверхностное электрическое поле. Для магнитоупорядоченных слоев это же расщепление под воздействие поля обмена приводит к большой энергии магнитной анизотропии через механизм Дзялошинского-Мория. Эти разные, но традиционные подходы к возникновению индуцированной электрическим полем энергии анизотропии могут объяснить её зависимость от электрического поля, толщины и материала, обнаруженную во многих экспериментах.
Изменение магнитного состояния пленок под воздействием электрического поля.
1. Stewart E. Barnes, Jun'ichi Ieda & Sadamichi Maekawa. Rashba Spin-Orbit Anisotropy and the Electric Field Control of Magnetism. Scientific Reports 4, Article number:4105. doi:10.1038/srep04105