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科学家制备单畴的多铁性BiFeO3薄膜

2016-10-10 10:07
来源: 材料牛

  目前,利用电场对材料的晶格、载流子、轨道和自旋进行调控是制作低能耗、多功能和绿色纳米电子器件的有效方法。有序参量和固有耦合的存在使得多铁性材料成为目前研究的热点。在众多的多铁性体系中,BiFeO3(BFO)是其中被广泛研究和最具有应用前景的。较大的铁磁极化强度和高转变温度的G-型反铁磁特性使其可以应用于非易失性的逻辑和存储元件中。其独特的性质为在电激励下调控材料从而得到新的特性提供了绝好的平台。

  近日,来自台湾交通大学的朱英豪(Ying-Hao Chu)研究团队制备了同时具有磁性和铁电性质的单畴BiFeO3薄膜,并对其性质进行了研究。相关研究成果9月1日在线发表在《自然·通讯》期刊上(Single-domain multiferroic BiFeO3 films, Nat. Commun., 2016, DOI: 10.1038/ncomms12712)。

  BiFeO3由于其在室温条件下反铁磁性和铁电性质的强耦合作用,所以为制作新的功能材料提供了可能。然而,材料具有的多畴阻碍了对于材料本身性质的研究和机理的理解。该工作中,作者使用脉冲激光沉积的方法在单晶衬底上生长了BiFeO3薄膜,实验结果表明,薄膜具有单畴的结构特点,并表现出了良好的磁性和铁电性能。对薄膜进一步分析得知,其反铁磁轴沿结晶学b轴,铁电极化方向沿结晶学c轴。这揭示了倾斜的铁磁矩是由于Dzyaloshinskii–Moriya作用平行于aa轴造成的。此外,对Co/BiFeO3异质结的研究证明了Co薄膜的铁磁矩与BiFeO3的倾斜磁矩有关。

多畴和单畴的BiFeO3薄膜铁电性质,图来源:Nature Communications

  这项工作对于理解BiFeO3薄膜中的单畴及其内部相互作用提供了新颖的视角,并为设计和制作新型的功能电子器件指明了道路。

 

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