Optimizing magneto-ionic performance in structure/composition-engineered ternary nitrides
Ma, Zheng (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física)
Monalisha, P. (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física)
Tan, Zhengwei (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física)
Pellicer Vilà, Eva Maria (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física)
Liedke, Maciej Oskar (Helmholtz-Zentrum Dresden. Institute of Radiation Physics)
Butterling, Maik (Helmholtz-Zentrum Dresden. Institute of Radiation Physics)
Attallah, Ahmed (Helmholtz-Zentrum Dresden. Institute of Radiation Physics)
Hirschmann, Eric (Helmholtz-Zentrum Dresden. Institute of Radiation Physics)
Wagner, Andreas (Helmholtz-Zentrum Dresden. Institute of Radiation Physics)
Ibrahim, Fatima (University of Grenoble Alpes)
Chshiev, Mairbek (University of Grenoble Alpes)
Menéndez Dalmau, Enric (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física)
Sort Viñas, Jordi (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física)

Data:	2023
Resum:	Magneto-ionics, an emerging approach to manipulate magnetism that relies on voltage-driven ion motion, holds the promise to boost energy efficiency in information technologies such as spintronic devices or future non-von Neumann computing architectures. For this purpose, stability, reversibility, endurance, and ion motion rates need to be synergistically optimized. Among various ions, nitrogen has demonstrated superior magneto-ionic performance compared to classical species such as oxygen or lithium. Here, we show that ternary Co1−xFexN compound exhibits an unprecedented nitrogen magneto-ionic response. Partial substitution of Co by Fe in binary CoN is shown to be favorable in terms of generated magnetization, cyclability and ion motion rates. Specifically, the Co0. 35Fe0. 65N films exhibit an induced saturation magnetization of 1,500 emu/cm3, a magneto-ionic rate of 35. 5 emu/(cm3·s) and endurance exceeding 103 cycles. These values significantly surpass those of other existing nitride and oxide systems. This improvement can be attributed to the larger saturation magnetization of Co0. 35Fe0. 65 compared to individual Co and Fe, the nature and size of structural defects in as-grown films of different composition, and the dissimilar formation energies of Fe and Co with N in the various developed crystallographic structures.
Ajuts:	European Commission 861145 European Commission 101054687 Agencia Estatal de Investigación PID2020-116844RB-C21 Agencia Estatal de Investigación TED2021-130453B-C22 Agencia Estatal de Investigación PDC2021-121276-C31 Agència de Gestió d'Ajuts Universitaris i de Recerca 2021/SGR-00651
Drets:	Aquest document està subjecte a una llicència d'ús Creative Commons. Es permet la reproducció total o parcial i la comunicació pública de l'obra, sempre que no sigui amb finalitats comercials, i sempre que es reconegui l'autoria de l'obra original. No es permet la creació d'obres derivades.
Llengua:	Anglès
Document:	Article ; recerca ; Versió publicada
Matèria:	Voltage control of magnetism ; Magneto-ionics ; Electrolyte gating ; Ternary nitrides ; Ion transport
Publicat a:	Journal of Materiomics, (November 2023) , ISSN 2352-8486

DOI: 10.1016/j.jmat.2023.10.007

11 p, 2.3 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)
Articles > Articles de recerca
Articles > Articles publicats