Magneto-Ionic Engineering of Antiferromagnetically RKKY-Coupled Multilayers
Ma, Zheng (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física)
Arredondo-López, Aitor (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física)
Wrona, Jerzy (Singulus Technologies AG (Alemanya))
Herrero-Martín, Javier (ALBA Laboratori de Llum de Sincrotró)
Langer, Juergen (Singulus Technologies AG (Alemanya))
Berthold, Ocker (Singulus Technologies AG (Alemanya))
Pellicer Vilà, Eva Maria (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física)
Menéndez Dalmau, Enric (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física)
Sort Viñas, Jordi (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física)

Fecha:	2025
Resumen:	Voltage-driven ion motion offers a powerful means to modulate magnetism and spin phenomena in solids, a process known as magneto-ionics, which holds great promise for developing energy-efficient next-generation micro- and nano-electronic devices. Synthetic antiferromagnets (SAFs), consisting of two ferromagnetic layers coupled antiferromagnetically via a thin non-magnetic spacer, offer advantages such as enhanced thermal stability, robustness against external magnetic fields, and reduced magnetostatic interactions in magnetic tunnel junctions. Despite its technological potential, magneto-ionic control of antiferromagnetic coupling in multilayers (MLs) has only recently been explored and remains poorly understood, particularly in systems free of platinum-group metals. In this work, room-temperature voltage control of Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida (RKKY) interactions in Co/Ni-based SAFs is achieved. Transitions between ferrimagnetic (uncompensated) and antiferromagnetic (fully compensated) states is observed, as well as significant modulation of the RKKY bias field offset, emergence of additional switching events, and formation of skyrmion-like or pinned domain bubbles under relatively low gating voltages. These phenomena are attributed to voltage-driven oxygen migration in the MLs, as confirmed through microscopic and spectroscopic analyses. This study underscores the potential of voltage-triggered ion migration as a versatile tool for post-synthesis tuning of magnetic multilayers, with potential applications in magnetic-field sensing, energy-efficient memories and spintronics.
Ayudas:	European Commission 101054687 Agència de Gestió d'Ajuts Universitaris i de Recerca 2021/SGR-00651 Agencia Estatal de Investigación PID2020-116844RB-C21 Agencia Estatal de Investigación PDC2021-121276-C31 Ministerio de Ciencia e Innovación TED2021-130453B-C22 European Commission 101058076
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, sempre que no sigui amb finalitats comercials, i sempre que es reconegui l'autoria de l'obra original.
Lengua:	Anglès
Documento:	Article ; recerca ; Versió publicada
Publicado en:	Advanced materials, Vol. 37, Issue 19 (May 2025) , art. 2415393, ISSN 1521-4095

DOI: 10.1002/adma.202415393
PMID: 40109175

12 p, 4.5 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