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Voltage-driven charge-mediated fast 180 degree magnetization switching in nanoheterostructure at room temperature

Yi, Min ; Zhang, Hongbin ; Xu, Bai-Xiang (2017)
Voltage-driven charge-mediated fast 180 degree magnetization switching in nanoheterostructure at room temperature.
In: npj Computational Materials, 2017, 3 (1)
Artikel, Zweitveröffentlichung, Verlagsversion

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Kurzbeschreibung (Abstract)

Voltage-driven 180° magnetization switching without electric current provides the possibility for revolutionizing the spintronics. We demonstrated the voltage-driven charge-mediated 180° magnetization switching at room temperature by combining first-principles calculations and temperature-dependent magnetization dynamics simulation. The electric field (E)-induced interface charge is found to allow a giant modulation of the magnetic anisotropy (K) of the nanomagnet. Particularly K is revealed to vary linearly with respect to E and the epitaxial strain. Magnetization dynamics simulations using the so-obtained K show that both in-plane and perpendicular 180° switching can be achieved by E pulses. The temperature effect renders the 180° switching as probability events. Statistical analysis indicates a fast (around 4 ns) and low-error-probability 180° switching achievable at room temperature by controlling the magnitude of E and the pulse width. The study inspires the rational design of miniaturized nanoscale spintronic devices where thermal fluctuation has a great impact.

Typ des Eintrags: Artikel
Erschienen: 2017
Autor(en): Yi, Min ; Zhang, Hongbin ; Xu, Bai-Xiang
Art des Eintrags: Zweitveröffentlichung
Titel: Voltage-driven charge-mediated fast 180 degree magnetization switching in nanoheterostructure at room temperature
Sprache: Englisch
Publikationsjahr: 2017
Ort: Darmstadt
Publikationsdatum der Erstveröffentlichung: 2017
Verlag: Nature
Titel der Zeitschrift, Zeitung oder Schriftenreihe: npj Computational Materials
Jahrgang/Volume einer Zeitschrift: 3
(Heft-)Nummer: 1
URL / URN: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/6923
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Herkunft: Zweitveröffentlichung aus gefördertem Golden Open Access
Kurzbeschreibung (Abstract):

Voltage-driven 180° magnetization switching without electric current provides the possibility for revolutionizing the spintronics. We demonstrated the voltage-driven charge-mediated 180° magnetization switching at room temperature by combining first-principles calculations and temperature-dependent magnetization dynamics simulation. The electric field (E)-induced interface charge is found to allow a giant modulation of the magnetic anisotropy (K) of the nanomagnet. Particularly K is revealed to vary linearly with respect to E and the epitaxial strain. Magnetization dynamics simulations using the so-obtained K show that both in-plane and perpendicular 180° switching can be achieved by E pulses. The temperature effect renders the 180° switching as probability events. Statistical analysis indicates a fast (around 4 ns) and low-error-probability 180° switching achievable at room temperature by controlling the magnitude of E and the pulse width. The study inspires the rational design of miniaturized nanoscale spintronic devices where thermal fluctuation has a great impact.

Status: Verlagsversion
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-69237
Sachgruppe der Dewey Dezimalklassifikatin (DDC): 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau
Fachbereich(e)/-gebiet(e): 11 Fachbereich Material- und Geowissenschaften
11 Fachbereich Material- und Geowissenschaften > Materialwissenschaft
11 Fachbereich Material- und Geowissenschaften > Materialwissenschaft > Fachgebiet Mechanik Funktionaler Materialien
Hinterlegungsdatum: 01 Nov 2017 13:46
Letzte Änderung: 26 Jan 2024 09:21
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