第一性原理计算证实电场调控反铁磁耦合是电致

  反铁磁材料由于具备优异的抗干扰性,高达THz的响应速度成为自旋电子领域的研究热点。然而反铁磁的自旋反平行排列很难被外界磁场调控,因此反铁磁磁性的有效控制一直是一个研究难点。现有的研究主要是利用自旋极化电流进行控制,然而高达10的电流密度可能会阻碍其实际应用;而基于电压的反铁磁调控也常常局限于低温环境而难以在室温下实现。

  近日,西安交通大学电信学院刘明教授课题组和美国东北大学孙年祥教授课题组合作,利用人工反铁磁取代传统反铁磁材料,通过PMN-PT铁电衬底在FeCoB/Ru/FeCoB人工反铁磁中实现了电压诱导应力所致的磁化翻转。该翻转过程具备良好的可重复性和稳定性,第一次在不削弱控制效果的情况下实现了电场对反铁磁耦合的调控。第一性原理计算证实电场调控反铁磁耦合是电致应力所带来的费米面畸变所致。这项工作为电压实现可切换的铁磁-反铁磁自旋器件打下坚实基础,并且也为深入理解复合多铁体系中的磁性调控过程提供理论平台。

  该成果已在权威学术期刊Advanced Material(IF=21.95)在线发表。该工作是在孙年祥教授、周子尧教授以及刘明教授的共同指导下完成的,美国东北大学博士生王新军、西安交大电信学院博士生杨曲、材料学院青年教师王蕾是本文的共同第一作者。该成果是刘明教授团队继2018年Nature Communications电场调控反铁磁↔铁磁耦合转换后的又一重要进展。

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