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Double-Exchange Bias Modulation under Horizontal and Perpendicular Field Directions by 3D Nanocomposite Design
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2021-10-13 , DOI: 10.1021/acsami.1c14699 Jijie Huang 1 , Di Zhang 2 , Juncheng Liu 2 , Hongyi Dou 2 , Haiyan Wang 2, 3
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2021-10-13 , DOI: 10.1021/acsami.1c14699 Jijie Huang 1 , Di Zhang 2 , Juncheng Liu 2 , Hongyi Dou 2 , Haiyan Wang 2, 3
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Exchange bias (EB) presents the interfacial coupling between ferromagnetic (FM) and antiferromagnetic (AFM) phases, which could be applied for high-density data storage and magnetic recording. In thin films, the EB effect could be realized in either a FM/AFM multilayer structure or a FM/AFM vertically aligned nanocomposite (VAN) form, which allows the interfacial coupling tuning along the horizontal or perpendicular directions, respectively. Here, to combine the schemes of multilayer and VAN structures, a new 3D nanocomposite has been designed, which is La0.7Sr0.3MnO3 (LSMO)/NiO VAN layers with inserted LSMO or NiO layers. Such a 3D nanocomposite structure provides a great platform to tailor the EB effect along both horizontal and perpendicular directions. Specifically, the sample with a NiO interlayer exhibits the highest EB field (HEB) of 350 Oe and 475 Oe under in-plane and out-of-plane field, respectively. Furthermore, the HEB value and Curie temperature (Tc) can be tuned by different 3D nanostructures. This work demonstrates the double EB modulation with the designed 3D nanostructures as a new route toward advanced magnetic data storage and spintronic devices.
中文翻译：
通过 3D 纳米复合设计在水平和垂直场方向下进行双交换偏置调制
交换偏置 (EB) 呈现铁磁 (FM) 和反铁磁 (AFM) 相之间的界面耦合，可用于高密度数据存储和磁记录。在薄膜中，EB 效应可以通过 FM/AFM 多层结构或 FM/AFM 垂直排列的纳米复合材料 (VAN) 形式实现，这允许分别沿水平或垂直方向进行界面耦合调谐。在这里，为了结合多层和 VAN 结构的方案，设计了一种新的 3D 纳米复合材料，即 La 0.7 Sr 0.3 MnO 3(LSMO)/NiO VAN 层，插入 LSMO 或 NiO 层。这种 3D 纳米复合结构提供了一个很好的平台，可以沿水平和垂直方向定制 EB 效应。具体而言，具有 NiO 夹层的样品在面内和面外场下分别表现出350 Oe 和 475 Oe的最高 EB 场 ( H EB )。此外，H EB值和居里温度（T c）可以通过不同的 3D 纳米结构进行调整。这项工作证明了双 EB 调制与设计的 3D 纳米结构作为通往先进磁性数据存储和自旋电子设备的新途径。
更新日期：2021-10-27
中文翻译：
通过 3D 纳米复合设计在水平和垂直场方向下进行双交换偏置调制
交换偏置 (EB) 呈现铁磁 (FM) 和反铁磁 (AFM) 相之间的界面耦合，可用于高密度数据存储和磁记录。在薄膜中，EB 效应可以通过 FM/AFM 多层结构或 FM/AFM 垂直排列的纳米复合材料 (VAN) 形式实现，这允许分别沿水平或垂直方向进行界面耦合调谐。在这里，为了结合多层和 VAN 结构的方案，设计了一种新的 3D 纳米复合材料，即 La 0.7 Sr 0.3 MnO 3(LSMO)/NiO VAN 层，插入 LSMO 或 NiO 层。这种 3D 纳米复合结构提供了一个很好的平台，可以沿水平和垂直方向定制 EB 效应。具体而言，具有 NiO 夹层的样品在面内和面外场下分别表现出350 Oe 和 475 Oe的最高 EB 场 ( H EB )。此外，H EB值和居里温度（T c）可以通过不同的 3D 纳米结构进行调整。这项工作证明了双 EB 调制与设计的 3D 纳米结构作为通往先进磁性数据存储和自旋电子设备的新途径。
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