La modulation magnéto-ionique de l'interaction Dzyaloshinskii-Moriya (DMI) et de l'anisotropie magnétique perpendiculaire (PMA), dans des empilements W/CoFeB/HfO2 recuits à différentes températures et pour des temps de recuit variables, sont présentés dans ce travail. Ces résultats montrent qu'un compromis entre l'amélioration des propriétés magnétiques et les performances magnéto-ioniques pourrait être nécessaire dans les systèmes nécessitant un recuit pour développer la PMA et la DMI.

Une modulation importante de la PMA et de la DMI est observée dans les systèmes recuits à 390 et 350 °C, alors qu'aucune réponse à la tension n'est observée dans les échantillons non-recuits. Une forte DMI est seulement observée dans les échantillons recuits à 390 °C pendant 1 h, alors que la PMA est présente pour tous les temps de recuit à des températures de 390 et 350 °C. Les propriétés magnétiques, dont la vitesse des parois de domaine magnétiques, s'améliorent considérablement avec l'augmentation de la température et du temps de recuit tandis que la réversibilité magnéto-ionique est de plus en plus compromise. Les changements de PMA et de DMI induits par les tensions de grille dans les échantillons recuits à 390 °C sont permanents, alors qu'une réversibilité partielle n'est observée que pour les échantillons recuits à 350 °C pendant de courtes périodes.
Cette dépendance de la réversibilité magnéto-ionique par rapport au recuit a été associée à l'influence de la cristallisation sur la mobilité des ions.

 

References
Magneto-Ionics in Annealed W/CoFeB/HfO2 Thin Films
Rohit Pachat¹, Djoudi Ourdani², Maria-Andromachi Syskaki³, Alessio Lamperti⁴, Subhajit Roy¹, Song Chen⁵, Adriano Di Pietro⁶, Ludovic Largeau¹, Roméo Juge⁵, Maryam Massouras¹, Cristina Balan⁷, Johannes Wilhelmus van der Jagt⁵, Guillaume Agnus¹, Yves Roussigné², Mihai Gabor⁸, Salim Mourad Chérif², Gianfranco Durin⁶, Shimpei Ono⁹, Jürgen Langer³, Damien Querlioz¹, Dafiné Ravelosona^1,5, Mohamed Belmeguenai², Liza Herrera Diez¹

¹ Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies, CNRS, Université Paris-Saclay, Palaiseau, 91120 France
² Laboratoire des Sciences des Procédés et des Matériaux, CNRS-UPR 3407, Université Sorbonne Paris Nord, Villetaneuse, 93430 France
³ Singulus Technology AG, Hanauer Landstrasse 103, 63796 Kahl am Main, Germany
⁴ IMM-CNR, Unit of Agrate Brianza, Via C. Olivetti 2, Agrate Brianza, 20864 Italy
⁵ Spin-Ion Technologies, 10 Boulevard Thomas Gobert, Palaiseau, 91120 France
⁶ Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica, Strada delle Cacce 91, Torino, 10135 Italy
⁷ Univ. Grenoble Alpes, CNRS, Institut Néel, Grenoble, 38000 France
⁸ Center for Superconductivity, Spintronics and Surface Science, Physics and Chemistry Department, Technical University of Cluj-Napoca, Cluj-Napoca, RO-400114 Romania
⁹ Central Research Institute of Electric Power Industry, Yokosuka, Kanagawa, 240-0196 Japan

Adv. Mater. Interfaces 2022, 2200690
DOI : doi.org/10.1002/admi.202200690

Contact : Liza Herrera - Diaz