Enhancing magneto-ionic effects in cobalt oxide films by electrolyte engineering
Martins, Sofia (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física)
Ma, Zheng (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física)
Solans Monfort, Xavier (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Química)
Sodupe Roure, Mariona (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Química)
Rodríguez Santiago, Luis (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Química)
Menéndez Dalmau, Enric (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física)
Pellicer Vilà, Eva Maria (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física)
Sort Viñas, Jordi (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física)

Date:	2023
Abstract:	Electric-field-driven ion motion to tailor magnetic properties of materials (magneto-ionics) offers much promise in the pursuit of voltage-controlled magnetism for highly energy-efficient spintronic devices. Electrolyte gating is a relevant means to create intense electric fields at the interface between magneto-ionic materials and electrolytes through the so-called electric double layer (EDL). Here, improved magneto-ionic performance is achieved in electrolyte-gated cobalt oxide thin films with the addition of inorganic salts (potassium iodide, potassium chloride, and calcium tetrafluoroborate) to anhydrous propylene carbonate (PC) electrolyte. Ab initio molecular dynamics simulations of the EDL structure show that K+ is preferentially located on the cobalt oxide surface and KI (when compared to KCl) favors the accumulation of positive charge close to the surface. It is demonstrated that room temperature magneto-ionics in cobalt oxide thin films is dramatically enhanced in KI-containing PC electrolyte at an optimum concentration, leading to 11-fold increase of generated magnetization and 35-fold increase of magneto-ionic rate compared to bare PC.
Grants:	European Commission 861145 Agencia Estatal de Investigación PID2020-116844RB-C21 Agencia Estatal de Investigación PDC2021-121276-C31 Agencia Estatal de Investigación PID2020-112715GB-I00 Agència de Gestió d'Ajuts Universitaris i de Recerca 2017/SGR-292 Agència de Gestió d'Ajuts Universitaris i de Recerca 2017/SGR-1323
Note:	Altres ajuts: Red Española de Supercomputación (QHS-2022-2-0029)
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:	Nanoscale horizons, Vol. 8, Issue 1 (January 2023) , p. 118-126, ISSN 2055-6764

DOI: 10.1039/D2NH00340F

9 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)
Articles > Research articles
Articles > Published articles