Electric-field switching of perpendicularly magnetized multilayers

2015年7月10日 NPG Asia Materials 7, e7 (2015) doi:10.1038/am.2015.72

磁気メモリー: 高効率記憶デバイス向けの電場駆動磁化スイッチング

電場駆動磁化スイッチング法を用いると、高密度磁気記憶デバイスにおけるデータの書き込みと消去に必要なエネルギーを低減させることができる。垂直磁気記録は、特殊な構造を持つ多層膜を用いて磁気ビットの磁化を方向が垂直配向させる新しい技術である。通常、個々のビット情報を変化させるためには、磁場か強い電流パルスが必要である。今回東京工業大学の谷山智康等は、国外の共同研究者とともに、BaTiO3強誘電体結晶の上に銅-ニッケル垂直磁化多層膜を成長させることによって、あまり高くない電場で垂直磁化配向の制御が可能なデバイスを作製できることを見いだした。レーザーを用いた測定と理論解析によって、この高速かつ可逆的な室温でのデータスイッチングは、金属多層膜と強誘電体の界面における力学的ひずみによって駆動されることが明らかになった。厚さが最大で65 nmの膜で良好な結果が得られており、この手法が実際のスピントロニクス応用に有望であることが示された。

Yasuhiro Shirahata, Ryota Shiina, Diego López González, Kévin J A Franke, Eiji Wada, Mitsuru Itoh, Nikolay A Pertsev, Sebastiaan van Dijken & Tomoyasu Taniyama

Magnetic memory: electric-field switching for efficient storage
An electric-field switching technique can lower the energy required to write and erase data in high-density magnetic storage devices. Perpendicularly magnetic recording is a new technology that aligns magnetic bits into vertical arrangements using specially constructed multilayer films. Normally, magnetic fields or intense bursts of electric currents are needed to modify individual bits. Tomoyasu Taniyama from the Tokyo Institute of Technology and international collaborators have discovered that growing perpendicularly magnetised copper-nickel multilayers on top of ferroelectric BaTiO3 crystals produces devices responsive to modest electric fields. Laser-based measurements and theoretical analysis revealed that this fast, reversible, and room temperature data switching method was driven by mechanical strain at the metal multilayer-ferroelectric interface. Successful results with films up to 65 nanometers thick indicate that this approach holds promise for practical spintronics applications.


NPG Asia Materials ISSN 1884-4049(Print) ISSN 1884-4057(Online)