29 septembre 2017
Interrupteur à skyrmions magnétiques
Contact : Hélène Bea

Figure 1 : Mesures de microscopie à effet Kerr montrant l’évolution de la densité des skyrmions (points brillants) sous l’électrode pour des tensions appliquées négative (grande densité) ou positive (très faible densité). (Encart) représentation schématique de l’effet d’interrupteur à skyrmion contrôlé électriquement : présence (-20V) ou absence (+20V) de skyrmion en fonction de la tension appliquée. La texture magnétique du skyrmion est particulière le long de la ligne horizontale en pointillés (voir texte).

Les skyrmions magnétiques nanométriques sont de bons candidats pour transporter de l’information pour des applications spintroniques de type mémoire ou logique. Une équipe de SPINTEC/INAC a montré qu’une tension de grille peut faire apparaitre ou totalement effacer des skyrmions, démontrant donc l’obtention d’un interrupteur à skyrmions, une brique de base essentielle pour les applications.

Les skyrmions sont des bulles magnétiques chirales. Leur texture magnétique, ou topologie, est particulière : lorsqu’on le traverse (par exemple en suivant la ligne pointillée noire dans l’encart de fig.1), l’aimantation suit une cycloïde. Cette topologie provient d’une interaction d’interface, dite de Dzyaloskinskii-Moriya, due à l’asymétrie des tricouches métal/ferromagnétique/oxyde étudiées. Cela rend les skyrmions stables, peu sensibles aux défauts et déplaçables par un courant électrique. Ils suscitent actuellement un fort engouement car ils pourraient être utilisés comme bits nanométriques d’information permettant un stockage dense et peu coûteux en énergie ou encore pour effectuer des opérations de logique de manière efficace. Leur création et effacement par un moyen simple et à basse consommation sont donc des jalons importants pour leur utilisation.

Ce résultat, paru dans la revue Nanoletters, est le fruit d’une collaboration entre des chercheurs de l’institut Néel et du laboratoire Spintec à Grenoble : ils ont montré, dans des tricouches d’un métal lourd (le platine) d’un métal ferromagnétique très fin (le cobalt) et d’un oxyde isolant (l’alumine), que la taille et la densité des skyrmions magnétiques pouvaient être modulées par une tension, allant jusqu’à totalement les effacer puis les faire réapparaitre. Cet interrupteur à skyrmion, démontré à température ambiante, dans des matériaux compatibles avec l’électronique classique est donc une avancée importante dans leur compréhension mais aussi vers leur utilisation.

Ces mesures ont été faites sur des skyrmions de taille micrométrique. La prochaine étape consistera donc à étudier des skyrmions plus petits, et donc plus intéressants pour les applications, mais qui sont aussi beaucoup plus difficiles à observer.Ce travail réalisé dans le cadre d’une collaboration entre le laboratoire Spintec et l’Institut Néel à Grenoble a été en partie financé par le projet ANR ELECSPIN (ANR-16-CE24-0018).

Pour en savoir plus :

  • « The skyrmion switch: turning magnetic bubbles on and off with an electric field » M. Schott et al. Nanoletters, 17, 3006 (2017)
  • « Skyrmion on the tracks », A. Fert et al., Nature Nanotechnology, 8, 152 (2016)
 

Maj : 29/09/2017 (1263)

 

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