Ionic control of magnetism in all-solid-state CoOx/yttria-stabilized zirconia heterostructures
Ma, Zheng (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física)
Tan, Zhengwei (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física)
Quintana Puebla, Alberto (Institut de Ciència de Materials de Barcelona)
Spasojevic, Irena (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física)
López-Pintó, Nicolau (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física)
Sánchez Barrera, Florencio (Institut de Ciència de Materials de Barcelona)
Fina, Ignasi (Institut de Ciència de Materials de Barcelona)
Herrero-Martín, Javier (ALBA Laboratori de Llum de Sincrotró)
Menéndez Dalmau, Enric (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física)
Sort Viñas, Jordi (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física)

Fecha:	2024
Resumen:	Magneto-ionic gating, a procedure that enables the modulation of materials' magnetic properties by voltage-driven ion motion, offers alternative perspectives for emerging low-power magnetic storage and spintronic applications. Most previous studies in all-solid-state magneto-ionic systems have focused on the control of interfacial magnetism of ultrathin (i. e. , 1-3 nm) magnetic films, taking advantage of an adjacent ionic conducting oxide, usually GdO or HfO, that transports functional ionic species (e. g. , H or O). Here, we report on room-temperature OFF-ON ferromagnetism by solid-state magneto-ionics in relatively thick (25 nm) patterned CoO films grown on an yttria-stabilized zirconia (YSZ) layer, which acts as a dielectric to hold electric field and as an O ion reservoir. Upon negatively biasing, O ions from the CoO tend to migrate toward the YSZ gate electrode, leading to the gradual generation of magnetization (i. e. , OFF-to-ON switching of a ferromagnetic state). X-ray absorption and magnetic circular dichroism studies reveal subtle changes in the electronic/chemical characteristics, responsible for the induced magnetoelectric effects in such all-oxide heterostructures. Recovery of the initial (virtually non-magnetic) state is achieved by application of a positive voltage. The study may guide future development of all-solid-state low-power CMOS-compatible magneto-ionic devices.
Ayudas:	European Commission 861145 European Commission 101054687 Agència de Gestió d'Ajuts Universitaris i de Recerca 2021/SGR-00651 Agència de Gestió d'Ajuts Universitaris i de Recerca 2021/SGR-00804 Agencia Estatal de Investigación PID2020-112548RB-I00 Agencia Estatal de Investigación PID2020-116844RB-C21 Agencia Estatal de Investigación PDC2021-121276-C31 Agencia Estatal de Investigación PID2019-107727RB-I00 Agencia Estatal de Investigación PID2023-147211OB-C21 Agencia Estatal de Investigación TED2021-130453B-C21 Agencia Estatal de Investigación TED2021-130453B-C22
Nota:	Altres ajuts: acords transformatius de la UAB
Derechos:	Aquest document està subjecte a una llicència d'ús Creative Commons. Es permet la reproducció total o parcial, la distribució, la comunicació pública de l'obra i la creació d'obres derivades, fins i tot amb finalitats comercials, sempre i quan es reconegui l'autoria de l'obra original.
Lengua:	Anglès
Documento:	Article ; recerca ; Versió publicada
Materia:	All-solid state ; Conducting oxides ; Ion motions ; Ionic species ; Ionic systems ; Low Power ; Spintronics application ; Ultra-thin ; Yttria-stabilized-zirconia ; Zirconia layer
Publicado en:	Applied physics letters, Vol. 124, Issue 20 (May 2024) , art. 202404, ISSN 1077-3118

DOI: 10.1063/5.0206743

7 p, 1.7 MB

El registro aparece en las colecciones:
Documentos de investigación > Documentos de los grupos de investigación de la UAB > Centros y grupos de investigación (producción científica) > Ciencias > El Sincrotrón ALBA
Artículos > Artículos de investigación
Artículos > Artículos publicados