Des dispositifs et matériaux magnétoélectriques innovants
Les matériaux multiferroïques (MF) sont ceux qui présentent simultanément plus d'une propriété ferroïque. En général, le terme fait référence aux matériaux qui présentent à la fois des propriétés ferromagnétiques (FM) et ferroélectriques (FE), qui s'aimantent de façon réversible quand ils sont exposés à un champ magnétique ou qui se polarisent de façon réversible en présence d'un champ électrique. Les MF sont rares et plus rares encore les MF qui présentent un couplage entre les paramètres magnétiques et électriques, à savoir le couplage magnétoélectrique (ME). En d'autres termes, la phase magnétique peut être contrôlée en appliquant un champ électrique ou la polarisation peut être contrôlée en appliquant un champ magnétique. Les matériaux monophasés MF à couche mince, en particulier, sont assurés de jouer un rôle majeur dans le développement de nouveaux dispositifs ME, mais la physique à la base du couplage ME n'est pas encore bien comprise. Des chercheurs européens se sont employés à améliorer le potentiel des dispositifs électriques par le biais du projet Macomufi («Manipulating the coupling in multiferroic thin films»). Ils ont cherché en particulier à rendre possible l'ajustement électrique de la résonance des filtres radiofréquence et des dispositifs à ondes magnétostatiques (MSW). Les chercheurs ont utilisé des méthodes non linéaires pour étudier le couplage ME et ont mis au point de nouveaux composites et matériaux MF à appliquer en couches minces et de nouveaux outils pour représenter la structure des couches minces MF. Le titanate de baryum (BaTiO3) est un matériau ferroélectrique dont les propriétés ne peuvent pas provoquer un comportement FE de l'élément lui-même. Toutefois, l'équipe du projet Macomufi a démontré que le champ électrique induit dans du BaTiO3 à température ambiante provoquait une polarisation magnétique dans certaines couches minces nano-composites de MF. Les résultats du projet Macomufi ont le potentiel d'accélérer le développement de nouveaux dispositifs ME en Europe grâce à la première approche systématique fondée sur la connaissance pour l'évaluation de la performance, la mesure et la caractérisation des comportements ME et couplages ME en couches minces monophasées. La commercialisation de nouveaux dispositifs compacts multifonction, à faible consommation d'énergie et coût réduit, pourrait positionner l'UE au premier plan sur le marché mondial des matériaux ME-MF, en pleine expansion.
