Voltage-controlled ON−OFF ferromagnetism at room temperature in a single metal oxide film
Quintana Puebla, Alberto (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física)
Menéndez Dalmau, Enric (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física)
Liedke, Maciej O. (Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie)
Butterling, Maik (Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie)
Wagner, Andreas (Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie)
Sireus, Verònica (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física)
Torruella, Pau (Universitat de Barcelona. Departament d'Enginyeria Electrònica i Biomèdica)
Estrade, Sonia (Universitat de Barcelona. Departament d'Enginyeria Electrònica i Biomèdica)
Peiro, Francesca (Universitat de Barcelona. Departament d'Enginyeria Electrònica i Biomèdica)
Dendooven, Jolien (Ghent University. Department of Solid State Sciences)
Detavernier, Christophe (Ghent University. Department of Solid State Sciences)
Murray, Peyton D. (University of California. Physics Department)
Allen Gilbert, Dustin (University of Tennessee. Department of Chemistry)
Liu, Kai (University of California. Physics Department)
Pellicer Vilà, Eva Maria (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física)
Nogués, Josep (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Sort Viñas, Jordi (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física)

Data:	2018
Resum:	Electric-field-controlled magnetism can boost energy efficiency in widespread applications. However, technologically, this effect is facing important challenges: mechanical failure in strain-mediated piezoelectric/magnetostrictive devices, dearth of room-temperature multiferroics, or stringent thickness limitations in electrically charged metallic films. Voltage-driven ionic motion (magneto-ionics) circumvents most of these drawbacks while exhibiting interesting magnetoelectric phenomena. Nevertheless, magneto-ionics typically requires heat treatments and multicomponent heterostructures. Here we report on the electrolyte-gated and defect-mediated O and Co transport in a Co₃O₄ single layer which allows for room-temperature voltage-controlled ON-OFF ferromagnetism (magnetic switch) via internal reduction/oxidation processes. Negative voltages partially reduce Co₃O₄ to Co (ferromagnetism: ON), resulting in graded films including Co- and O-rich areas. Positive bias oxidizes Co back to Co₃O₄ (paramagnetism: OFF). This electric-field-induced atomic-scale reconfiguration process is compositionally, structurally, and magnetically reversible and self-sustained, since no oxygen source other than the Co₃O₄ itself is required. This process could lead to electric-field-controlled device concepts for spintronics.
Ajuts:	European Commission 665919 European Commission 648454 Ministerio de Economía y Competitividad MAT2017-86357-C3-1-R Ministerio de Economía y Competitividad SEV-2013-0295 Ministerio de Economía y Competitividad RYC-2012-10839 Agència de Gestió d'Ajuts Universitaris i de Recerca 2017/SGR-292
Drets:	Tots els drets reservats.
Llengua:	Anglès
Document:	Article ; recerca ; Versió publicada
Matèria:	Voltage control of magnetism ; Electrolyte ; Ion migration ; Magneto-ionics ; On−off ferromagnetism
Publicat a:	ACS nano, Vol. 12, issue 10 (Oct. 2018) , p. 10291-10300, ISSN 1936-086X

DOI: 10.1021/acsnano.8b05407

10 p, 6.0 MB

El registre apareix a les col·leccions:
Documents de recerca > Documents dels grups de recerca de la UAB > Centres i grups de recerca (producció científica) > Ciències > Grup de nanoenginyeria de materials, nanomagnetisme i nanomecànica (Gnm3) > SPIN-PORICS
Documents de recerca > Documents dels grups de recerca de la UAB > Centres i grups de recerca (producció científica) > Ciències > Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2)
Articles > Articles de recerca
Articles > Articles publicats