Voltage-driven motion of nitrogen ions : a new paradigm for magneto-ionics
de Rojas, Julius (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física)
Quintana Puebla, Alberto (Georgetown University. Department of Physics (USA))
Lopeandía Fernández, Aitor (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física)
Salguero, Joaquín (Instituto de Micro y Nanotecnología)
Muñiz, Beatriz (Instituto de Micro y Nanotecnología)
Ibrahim, Fatima (Centre National de la Recherche Scientifique (França))
Chshiev, Mairbek (Centre National de la Recherche Scientifique (França))
Nicolenco, Aliona (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física)
Liedke, Maciej O. (Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf. Institute of Radiation Physics (Germany))
Butterling, Maik (Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf. Institute of Radiation Physics (Germany))
Wagner, Andreas (Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf. Institute of Radiation Physics (Germany))
Sireus, Veronica (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física)
Abad, Llibertat (Institut de Microelectrònica de Barcelona)
Jensen, Christopher J. (Georgetown University. Department of Physics (USA))
Liu, Kai (Georgetown University. Department of Physics (USA))
Nogués, Josep (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Costa-Krämer, José L. (Instituto de Micro y Nanotecnología)
Menéndez Dalmau, Enric (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física)
Sort Viñas, Jordi (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física)

Date:	2020
Abstract:	Magneto-ionics, understood as voltage-driven ion transport in magnetic materials, has largely relied on controlled migration of oxygen ions. Here, we demonstrate room-temperature voltage-driven nitrogen transport (i. e. , nitrogen magneto-ionics) by electrolyte-gating of a CoN film. Nitrogen magneto-ionics in CoN is compared to oxygen magneto-ionics in Co3O4. Both materials are nanocrystalline (face-centered cubic structure) and show reversible voltage-driven ON-OFF ferromagnetism. In contrast to oxygen, nitrogen transport occurs uniformly creating a plane-wave-like migration front, without assistance of diffusion channels. Remarkably, nitrogen magneto-ionics requires lower threshold voltages and exhibits enhanced rates and cyclability. This is due to the lower activation energy for ion diffusion and the lower electronegativity of nitrogen compared to oxygen. These results may open new avenues in applications such as brain-inspired computing or iontronics in general.
Grants:	European Commission 648454 European Commission 875018 Ministerio de Economía y Competitividad MAT2017-86357-C3-1-R Agència de Gestió d'Ajuts Universitaris i de Recerca 2017/SGR-292 Agència de Gestió d'Ajuts Universitaris i de Recerca 2018-LLAV-00032 Ministerio de Economía y Competitividad SEV-2017-0706
Note:	Altres ajuts: CERCA Programme/Generalitat de Catalunya
Rights:	Aquest document està subjecte a una llicència d'ús Creative Commons. Es permet la reproducció total o parcial, la distribució, la comunicació pública de l'obra i la creació d'obres derivades, fins i tot amb finalitats comercials, sempre i quan es reconegui l'autoria de l'obra original.
Language:	Anglès
Document:	Article ; recerca ; Versió publicada
Published in:	Nature communications, Vol. 11 (November 2020) , art. 5871, ISSN 2041-1723

DOI: 10.1038/s41467-020-19758-x
PMID: 33208728

8 p, 1.7 MB

The record appears in these collections:
Research literature > UAB research groups literature > Research Centres and Groups (research output) > Experimental sciences > Group of Smart Nanoengineered Materials, Nanomechanics and Nanomagnetism (Gnm3) > SPIN-PORICS
Research literature > UAB research groups literature > Research Centres and Groups (research output) > Experimental sciences > Catalan Institute of Nanoscience and Nanotechnology (ICN2)
Articles > Research articles
Articles > Published articles