金泽大学的研究者通过调控毗邻金属氧化物层的电极化实现了对金属层磁性的控制。计算模拟和实验测量双双表明，钴铂合金层的磁性强烈依赖于上覆[1]氧化镁锌层的极化方向。使用电极化[2]来控制磁性的这一全新概念揭示了用于非易失性磁存储器的可能性。
示意图：由夹在磁性金属层之间的铁电材料构成的磁性隧道结。 电极化方向在右侧放大显示。 左下方显示了由极化和磁化方向引起的电阻的图解。
使用电来控制材料磁性的能力对于计算机技术的发展非常重要，特别是对于非易失性存储器，这种存储器不需要恒定的电源就可以保持设定状态。对材料的磁状态的电控制可以允许我们实现通过电来简单控制对非易失性磁存储器不同状态之间的切换，这种新型节能概念十分具有吸引力。最近，金泽大学的日本研究者发现，可以通过上覆金属氧化物层上通电来控制金属层的磁性。
该研究团队研究了上覆氧化锌（ZnO）层的电极化引起的钴铂合金（CoPt）层的磁性变化。计算模拟表明，切换ZnO层的电极化对ZnO和CoPt之间界面处的化学势有很大影响，进而导致CoPt层的磁行为发生了显著变化。 CoPt层的磁性行为变化是非易失性的。也就是说，该层能够保持设定的状态，直到ZnO层的电极化再次改变。作者小幡雅男说：“ ZnO极化可以控制CoPt原子轨道的相互作用，这解释了ZnO电极化对CoPt磁性的强影响作用。”
为了进一步确认模拟得出的结果，研究人员制造了一种堆叠结构，称为隧道结，其中包含掺Mg的ZnO和CoPt层。他们研究了该隧道结的磁性和开关行为。结果表明，隧道结展现出取决于ZnO层的电极化状态的明显不同的磁行为，这证明了模拟结果和理论发现的一致性。
“该ZnO / CoPt系统证明，对材料磁性能的非易失性电控制是可以实现的。” 作者小田龙树解释说，“这样的概念对于开发先进的节能型非易失性磁存储器非常重要。” 通过ZnO的电极化对CoPt的磁性行为进行非易失性控制是一个极具吸引力的全新概念，通过这一概念可实现新的非易失性存储，从而进一步推进信息处理等方面的应用。
【论文信息】
题目： Large nonvolatile control of interfacial magnetic anisotropy in CoPt by a ferroelectric ZnO-based tunneling barrier
杂志：Physical Review B
DOI: 10.1103/PhysRevB.100.054423
用词解释：
1. 上覆：指位置在目标材料之上
2. 电极化：在电磁学里，当给电介质施加一个电场时，由于电介质内部正负电荷的相对位移，会产生电偶极子，这现象称为电极化。施加的电场可能是外电场，也可能是嵌入电介质内部的自由电荷所产生的电场。因为电极化而产生的电偶极子称为“感应电偶极子”，其电偶极矩称为“感应电偶极矩”。电极化强度矢量的大小br为电介质内的电偶极矩密度，也就是单位体积的电偶极矩，又称为电极化密度，或电极化矢量。这定义所指的电偶极矩包括永久电偶极矩和感应电偶极矩。它的国际单位制度量单位是库仑每平方米（coulomb/㎡）。
文：JST客观日本编辑部翻译整理
