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Room-Temperature Magnetic Switching of the Electric Polarization in Ferroelectric Nanopillars
ACS Nano ( IF 15.8 ) Pub Date : 2018-01-08 00:00:00 , DOI: 10.1021/acsnano.7b07389 Shashi Poddar 1 , Pedro de Sa 1 , Ronggang Cai 1 , Laurent Delannay 1 , Bernard Nysten 1 , Luc Piraux 1 , Alain M. Jonas 1
ACS Nano ( IF 15.8 ) Pub Date : 2018-01-08 00:00:00 , DOI: 10.1021/acsnano.7b07389 Shashi Poddar 1 , Pedro de Sa 1 , Ronggang Cai 1 , Laurent Delannay 1 , Bernard Nysten 1 , Luc Piraux 1 , Alain M. Jonas 1
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Magnetoelectric layers with a strong coupling between ferroelectricity and ferromagnetism offer attractive opportunities for the design of new device architectures such as dual-channel memory and multiresponsive sensors and actuators. However, materials in which a magnetic field can switch an electric polarization are extremely rare, work most often only at very low temperatures, and/or comprise complex materials difficult to integrate. Here, we show that magnetostriction and flexoelectricity can be harnessed to strongly couple electric polarization and magnetism in a regularly nanopatterned magnetic metal/ferroelectric polymer layer, to the point that full reversal of the electric polarization can occur at room temperature by the sole application of a magnetic field. Experiments supported by finite element simulations demonstrate that magnetostriction produces large strain gradients at the base of the ferroelectric nanopillars in the magnetoelectric hybrid layer, translating by flexoelectricity into equivalent electric fields larger than the coercive field of the ferroelectric polymer. Our study shows that flexoelectricity can be advantageously used to create a very strong magnetoelectric coupling in a nanopatterned hybrid layer.
中文翻译：
铁电纳米柱中电极化的室温磁性开关
在铁电和铁磁之间具有强耦合的磁电层为设计新的设备架构（例如双通道内存以及多响应传感器和执行器）提供了诱人的机会。然而，其中磁场可以切换极化的材料非常稀少，仅在非常低的温度下最常工作，和/或包含难以集成的复杂材料。在这里，我们表明，可以利用磁致伸缩和挠性电将规则纳米图案化的磁性金属/铁电聚合物层中的极化和磁性牢固地耦合在一起，以至于在室温下，仅通过施加氢就可以发生极化的完全逆转。磁场。有限元模拟支持的实验表明，磁致伸缩在磁电混合层中的铁电纳米柱的基部产生大的应变梯度，通过挠性电转换为比铁电聚合物的矫顽场大的等效电场。我们的研究表明，柔性电可以有利地用于在纳米图案化的杂化层中创建非常强的磁电耦合。
更新日期：2018-01-08
中文翻译：
铁电纳米柱中电极化的室温磁性开关
在铁电和铁磁之间具有强耦合的磁电层为设计新的设备架构（例如双通道内存以及多响应传感器和执行器）提供了诱人的机会。然而，其中磁场可以切换极化的材料非常稀少，仅在非常低的温度下最常工作，和/或包含难以集成的复杂材料。在这里，我们表明，可以利用磁致伸缩和挠性电将规则纳米图案化的磁性金属/铁电聚合物层中的极化和磁性牢固地耦合在一起，以至于在室温下，仅通过施加氢就可以发生极化的完全逆转。磁场。有限元模拟支持的实验表明，磁致伸缩在磁电混合层中的铁电纳米柱的基部产生大的应变梯度，通过挠性电转换为比铁电聚合物的矫顽场大的等效电场。我们的研究表明，柔性电可以有利地用于在纳米图案化的杂化层中创建非常强的磁电耦合。
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