隨著當今大數據技術的發展,新型信息存儲技術越發成為人們關注的焦點,其中以磁疇壁為信息載體的磁存儲技術作為實現信息高速存儲的新途徑之一,尤其吸引研究人員的興趣。目前,探索磁場、自旋極化電流、自旋波以及溫度梯度等物理場對磁疇壁驅動作用的研究已在理論與實驗方面取得重要進展,然而對磁疇壁結構、磁疇壁電阻和疇壁動力學的深入研究尚不全面,特別是如何以更加能效的方式實現磁疇壁寫入的精確操控尚需進一步研究,這對磁信息的讀寫速度與穩定性起著至關重要的作用。
近日,中國計量大學信息工程學院周浩淼教授課題組基于多鐵性異質結耗能低、響應快、便于集成等優點,運用電壓脈沖而非電流實現了應變介導寫入磁疇壁信息,不僅直接有效地避免了電流驅動的熱效應給電子器件帶來的損害作用,而且壓電應變可以實現納米范圍內的局域作用,可以為磁疇壁器件的進一步微型化設計和存儲密度增強提供理論基礎。本研究通過微磁理論模擬無外磁場施加下電壓脈沖引起的壓電應變連續向磁性納米條帶中寫入磁疇壁的過程,描述了應變介導的多鐵異質結中180°磁化轉換的機制,研究了橢圓形磁性薄膜中磁化翻轉與磁疇壁寫入的作用關系,實現了電壓脈沖誘導的連續磁疇壁注入。利用能效的外加電場調控磁疇壁動力學,為信息讀寫或邏輯控制提供了新途徑,在未來信息存儲領域具有潛在的應用價值。
該成果已在國際知名期刊Nanoscale(IF=6.94,中科院一區)上在線發表,題為“Voltage control of magnetic domain wall injection into strain-mediated multiferroic heterostructures”,并被選為期刊當期封底。中國計量大學信息工程學院浙江省電磁波信息技術與計量檢測重點實驗室為本論文第一作者和通訊作者單位,信息學院碩士生施勝賓和周浩淼教授為共同第一作者,郁國良博士和朱明敏博士為共同通訊作者。相關工作得到國家自然科學基金(11902316,11972333,51902300),浙江省自然科學基金(LZ19A020001,LQ19F010005)和浙江清華柔性電子技術研究院開放基金(2019KF1001)的資助。
文章鏈接:https://doi.org/10.1039/D0NR02595J