РИКЕН в марте 2019 года синтезировал монокристаллический образец мультиферроика, это гексагональный оксид железа. Он объявил, что преуспел в «контроле намагниченности». Это считается результатом, ведущим к реализации управляемой напряжением магнитной памяти.
Результаты этого исследования получены из Исследовательской группы исследований сильных коррелированных веществ РИКЕН, доктора Вирмоче и доктора Кодзиро Тагучи, а также Йошики Токура, Исследовательской группы для Исследований высококоррелированных свойств из Международной совместной исследовательской группы.
Мультиферроичное вещество, обладающее как спонтанной намагниченностью, так и спонтанной электрической поляризацией, может быть подвергнуто «контролю электрической поляризации магнитным полем» и «контролю намагниченности электрическим полем». В частности, ожидается, что метод «намагничивания электрическим полем» будет применен к устройству с магнитной памятью с низким энергопотреблением.
Исследовательская группа в настоящее время синтезировала монокристаллический образец, который классифицирован как тип II среди мультиферроиков. Образец отжигали в атмосфере кислорода при 10 атмосферах, чтобы значительно улучшить изоляцию образца.
Им также удалось стабилизировать «мультиферроидную фазу», которая называется фазой FE3, до 450 К (177 ° С) выше комнатной температуры. В результате стало возможным выполнять «управление намагничиванием электрическим полем», которое может быть реализовано только при криогенной температуре 100 К (-173 ° С) или ниже, при температуре около 270 К (-3 ° С) вблизи комнатной температуры.
Эксперименты по рассеянию нейтронов проводились в Национальной лаборатории Ок-Риджа в США на синтезированных монокристаллических образцах. В результате, когда магнитное поле никогда не прикладывается к образцу, мультиферроичная фаза (фаза FE3, фаза FE2) от низкой температуры до 450 K является альтернативной продольной конической фазой (фаза ALC), не имеющей спонтанной электрической поляризации, винт Было установлено, что сосуществование со спиральной магнитной фазой (фаза PS) и ферримагнитной фазой (фаза FiM). По данным магнитно-силового микроскопа при комнатной температуре 300 К (27 ° С) было подтверждено, что эти магнитные фазы сосуществуют.
Когда магнитное поле было приложено к образцу, а затем удалено, переменная продольная коническая фаза исчезла и превратилась в мультиферроидную фазу. Было обнаружено, что эта мультиферроичная фаза остается в основном в метастабильном состоянии даже при комнатной температуре.
Исследовательская группа также исследовала электромагнитные свойства образца. В соответствии с этим было обнаружено, что «управление поляризацией магнитным полем» и «управление намагничиванием электрическим полем» становятся возможными в диапазоне температур 270 К или ниже. Импульс электрического поля использовался для одновременного измерения состояния изменения электрической поляризации и намагниченности. В результате было подтверждено, что две связи поддерживались даже при температуре около 270 К.
Кроме того, с использованием магнитно-силового микроскопа наблюдались магнитные домены до и после приложения электрического поля при комнатной температуре. Это раскрыло детали доменной структуры. Кроме того, было также продемонстрировано, что доменная стенка двигалась под действием электрического поля, и произошло изменение намагниченности.
