반금속 합금 Co2FeAl/Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3 이종 구조의 전기장 조정 비휘발성 자기

결과 및 토론

CFA/PMN-PT 이종구조의 기본 빌딩 블록과 면내 정자기 측정의 좌표계는 각각 그림 1a, b에 나와 있습니다. 유효 전기장 유도 압전 변형장(H _σ ) 및 자기 이방성 필드(H _k ) 서로 수직입니다. 자기장 H를 정의합니다. [100] 방향을 따라 0°로 적용되는 반면 [01-1] 방향으로 90°로 적용됨 [26]. PMN-PT 히스테리시스 루프(P -이 루프, 1Hz) 및 변형 곡선(S -이 ), 그림 1c의 강유전체 및 스트레인 게이지로 측정한 결과 PMN-PT의 포화 분극이 약 25μCcm ^-2 임을 알 수 있습니다. , 그리고 보자력장은 약 100V(2.5KVcm ⁻¹ ). MFM 이미지는 그림 1d와 같이 인가된 자기장 1000 O를 제거했을 때 측정한 것이다. 어둡고 밝은 영역은 면외 자화 성분의 형성을 나타냅니다. 결과적으로 스트라이프 도메인(SD)으로 알려진 진동하는 "위아래" 자구 형태의 배열은 상당한 수직 자기 이방성의 존재를 시사합니다[27].

CFA/PMN-PT 다강 이종구조의 개략도(a ) 및 좌표계의 개략도(b ). α , φ , 및 θ 유효 전기장 유도 압전 변형장의 각도(H _σ ), 자기 이방성 필드(H _k ) 및 자화(M _s ) 총 유효 필드(H ₀ ), 각각. θ ₀ 는 H의 각도입니다. _k 자기장(H ). ㄷ 히스테리시스 루프(P -이 루프, 1Hz) 및 변형 곡선(S -이 ) [100] 방향을 따라 PMN-PT 기판의. d CFA 필름의 전형적인 MFM 이미지

CFA/PMN-PT 헤테로구조의 자기 히스테리시스 루프는 ± 0 및 ± 5 kVcm ⁻¹ 인가된 전기장에서 [100] 및 [01-1] 방향을 따라 측정되었습니다. [11]. 전기장은 위에서 아래로 양으로 적용되고 그렇지 않으면 음으로 적용됩니다. − 0 및 + 0 kVcm ⁻¹ − 10 및 + 10kVcm ⁻¹ 의 전기장을 인가한 후의 잔여 분극 상태입니다. 각각 꺼졌습니다. 그림 2a와 같은 자기 히스테리시스 루프는 명확한 면내 자기 이방성을 나타냅니다. 파란색 선은 [100] 방향을 따른 면내 히스테리시스 루프의 쉬운 자화 방향을 나타내며 잔류 자화는 포화 자화보다 훨씬 작습니다. 엠 -안 루프는 두 개의 자화 과정으로 구성되었습니다. M -안 곡선은 양의 포화 자기장에서 음의 보자력장으로 인가된 자기장과 M의 급격한 역전 사이의 선형 관계를 나타냅니다. H일 때 보자력장에 도달; 엠 -안 인가 자기장이 계속 감소함에 따라 곡선은 선형 관계로 되돌아가는데, 이는 필름이 스트라이프 도메인 구조를 가지고 있다고 볼 수 있다. 빨간색 선은 [01-1] 방향을 따라 측정된 경자화 방향을 나타냅니다. 그림 2b는 전기장 E에서 CFA/PMN-PT 이종 구조의 히스테리시스 루프를 보여줍니다. =5kVcm ⁻¹ . 그림 1a와 같은 결과와 비교하면 용이축 방향은 90° 회전한다. 즉, [100]에서 [01-1] [28,29,30] 방향으로 회전한다. 그림 2c와 같이 파란색 선이 빨간색 선과 일치하고 편광 상태 + 0 kVcm ⁻¹ 에서 면내 자기 이방성이 사라집니다. . 인가된 전기장이 − 5 kVcm ⁻¹ 로 계속 감소하면 자기 용이축이 [100] 방향으로 돌아갑니다. 그림 2d와 같이. 서로 다른 전기장에 따른 자기 이방성 장의 변화를 조사하기 위해 그림 2e와 같이 서로 다른 각도에서 잔류 자화를 측정했습니다. 이 측정에서 샘플은 5° 간격으로 평면에서 0°에서 360°로 회전되었습니다. 면내 자기 이방성은 CFA/PMN-PT 이종 구조에서 측정됩니다. − 0kVcm ⁻¹ 에서 , 면내 잔류 자화 곡선의 용이한 자화 방향은 [100] 방향을 따른다. 상대 잔류 자화 값(M _r /남 _s )는 자기 모멘트의 일부가 일관되지 않은 배열을 나타내는 1보다 훨씬 작습니다. 전기장을 + 2.5kVcm ⁻¹ 로 증가시키면서 , 자기 이방성이 감소합니다. 전기장을 + 5 kVcm ⁻¹ 까지 계속 증가시킬 때 , 면내 자기 이방성이 다시 나타납니다. − 0 및 + 5 kVcm ⁻¹ 에서 잔류 자화 곡선과 비교 , 쉬운 축이 90° 회전하며, 이는 그림 2a, b에 표시된 히스테리시스 루프의 결과와 일치합니다. 이것은 전기장에 의해 유도된 압전 변형 효과에 기인할 수 있으며 PMN-PT의 압전 효과는 새로운 자기 이방성(응력 이방성 H _σ ) CFA/PMN-PT 헤테로구조에서. CFA/PMN-PT 헤테로구조의 자기 이방성은 H의 조합에 의해 영향을 받습니다. _σ 그리고 H _k [31].

a–d 자기 히스테리시스는 − 0, 0, 5 및 − 5 kVcm ⁻¹ 에서 반복됩니다. , 각각. 이 측정된 M _r /남 _s 대 θ ₀ 다양한 전기장에서 곡선

전기장에 의해 유도되는 압전 변형 효과를 확인하기 위해 [01-1]과 [100] 방향으로 전기장을 인가하여 잔류 자화를 측정하였다. 포화 자기장 1200 Oe를 각각 [100] 방향과 [01-1] 방향으로 제거한 후 전기장을 스위핑하여 잔류 자화의 변화를 측정했습니다. 인가된 전기장에 대한 비대칭 나비형 잔류 자화가 얻어진다. 우리는 CFA/PMN-PT 이종 구조의 잔류가 나비 모양의 전기장에 반응한다는 것을 결정할 수 있습니다. 엠 -이 + 10에서 − 10kVcm ⁻¹ 까지 전기장을 스위핑하여 곡선을 측정했습니다. 그림 3a, c. 이 응답은 전기장에 따른 응력의 변화 곡선과 대칭이며, 이는 응력 효과가 샘플의 자기 제어에서 지배적인 역할을 한다는 것을 나타냅니다. 잔류 분극 상태(± 0 kVcm ⁻¹ )은 + 10kVcm ⁻¹ 와 다릅니다. 그림 3의 대문자 A와 E와 − 10kVcm ⁻¹ PMN-PT 기판의 잔류 응력인 B와 F에 의해 입증되었습니다. 잔류 분극 상태는 0kVcm ⁻¹ 의 잔류물입니다. PMN-PT 기판 잔류 응력에서 파생된 상태이며 + 10 및 − 10 kVcm ⁻¹ 에서 동일하지 않습니다. . 그림 1c의 변형률 곡선의 잔류 변형률과 일치합니다.

아 , ㄷ M의 의존도 _r /남 _s + 10 ~ - 10 kVcm ⁻¹ 형태의 전기장을 스위핑하여 전기장의 전기장을 측정했습니다. [100] 및 [01-1] 방향으로 각각. ㄴ , d M의 의존도 _r /남 _s 전기장에 대한 측정은 전기장을 + 5에서 − 5 kVcm ⁻¹ 로 스위핑하여 측정했습니다. [100] 및 [01-1] 방향으로 각각. 숫자와 화살표는 측정의 단계와 방향을 나타냅니다. 그리고 이 그림의 대문자는 M의 값을 나타냅니다. _r /남 _s 잔여 분극 상태에서

우리는 불포화 편광 상태(± 5 kVcm ⁻¹ ) 전기장의 비휘발성 제어를 반영하기 위해 [100] 및 [01-1] 방향의 전기장. 전기장에 의한 잔류분극의 변화도 루프와 같은 형태의 변화를 보여주며, 샘플의 잔류분극은 긍정적인 상태에서 잔류분극응력에 기인한 양호한 비휘발성을 보인다. 그림 3b, d와 같이 음의 전기장. 이것은 스트레스에 강한 비휘발성 메모리 장치에 대한 좋은 전망을 가지고 있습니다.

자기 메모리 애플리케이션의 경우 그림 4와 같이 펄스 전기장의 비휘발성 잔류가 달성되었습니다. ± 5 또는 ± 10kVcm ⁻¹ 의 간헐적인 양 및 음 전기장 샘플 전체에 [100] 및 [01-1] 방향으로 적용됩니다. 첫째, 자기장은 1200 O로 설정되고 이후에 0으로 감소합니다. 그런 다음 펄스 전기장은 먼저 ± 5kVcm ⁻¹ 에서 고정됩니다. [100] 방향으로 0으로 감소하고 그림 4a에서 대문자 A와 B로 입증된 두 개의 잔류 편광 상태의 결과로 연속적으로 0으로 감소했습니다. ± 10kVcm ⁻¹ 에 대한 유사한 경우 또한 그림 4a에서 다른 잔류 편광 상태 C 및 D로 관찰되었으며, 이는 샘플의 비휘발성 상태도 반영합니다. 펄스 전기장이 − 5 또는 − 10kVcm ⁻¹ 에 적용될 때 이후 0으로 줄이면 5kVcm 또는 10kVcm ⁻¹ 에 인가했을 때 즉시 잔류량이 비교적 큰 것을 알 수 있습니다. 이후에 0으로 감소하면 잔류성이 크게 감소합니다. 이 현상과 M의 값 _r /남 _s 그림 3a, b의 결과와 일치합니다. 샘플의 다른 방향에서도 유사한 측정을 수행했으며 그림 4b와 같은 유사한 결과를 얻었습니다. 4개의 뚜렷하고 안정적인 잔류 자기 상태가 2개의 펄스 전기장에 의해 전환되는 것을 볼 수 있습니다. E, F, G, H의 4가지 저항 상태는 ± 5 및 ± 10kVcm ⁻¹ 펄스 전기장 스위칭에 의해 생성됩니다. 그런 다음 [01-1] 방향으로 각각 즉시 제거됩니다. 요약하면 Co₂의 잔류 FeAl/PMN-PT heterogeneous는 응력 제어이므로 다형성 저장에 사용할 수 있는 펄스 전기장 하에서 다중 상태 잔류성을 실현합니다.

정규화된 잔류 자화 비율 M _r /남 _s 펄스 전기장 아래. 아 M의 변화 _r /남 _s 펄스 전기장 ± 5 및 ± 10 kVcm ⁻¹ 에서 [100] 방향을 따라 각각. ㄴ M의 변화 _r /남 _s 펄스 전기장에서 ± 5 및 ± 10 kVcm ⁻¹ 각각 [01-1] 방향을 따라. 이 그림의 대문자는 다양한 잔여 분극 상태를 나타냅니다.