苏州市科学技术局

2019-05-28 作者:技术文章   |   浏览(161)

美国康奈尔大学科学家的最新研究发现,将普通钛酸铕材料切成纳米级薄片,然后利用物理方式将其拉伸,便可使之同时具有铁磁性和铁电性,而目前最好的磁性铁电体相形之下要逊色1000倍。这一成果有望给电子工业带来全新变革,相关研究发表于8月19日出版的《自然》杂志。 兼具铁电性和铁磁性的材料在自然界很罕见,这种神奇的特性可为研发低能量、高灵敏度的磁存储器、磁传感器或高度可调的微波器件打开大门。寻找磁性铁电体的历史可追溯至1966年,当时第一个此类化合物,即一种含镍的方硼石被发现。此后,科学家们也找到了一些其他的磁性铁电体,但性能都不及这种镍化合物。 该研究论文的作者、康奈尔大学材料科学和工程系教授达雷尔・斯克洛姆说,以前的科学家都是直接寻找磁性铁电体,但这种物质形式太稀有了,所以他们采用了一种不同的策略:利用第一性原理,在很多既不是铁磁体也不是铁电体的材料中进行筛别,找出那些经过挤压或者拉伸之后能兼备铁磁性和铁电性的材料,于是钛酸铕从中“脱颖而出”。 研究人员将一层超薄的钛酸铕放置在钪酸镝之上,这时钛酸铕的晶体结构就会自觉地“绷紧”,以与下层物质的原子排列相对齐。他们发现,如果换作厚一点并且更优质的钛酸铕薄片,利用这种方法加以延展后,其性能可比现有最好的磁性铁电体高1000倍。 这种制造磁性铁电体的新方法,朝着研发下一代储存器、精良的磁场感应器以及许多其他梦想已久的应用迈出了关键一步。不过,要实现这些器件的商业化生产还有很长的路要走,因为实验是在4开氏度(约零下269摄氏度)的极低温环境下进行的,目前还未使用这种材料制造出任何设备。该团队现已开始对其他预计有着同样潜力但工作温度要高得多的材料展开研究。

jin2055金沙网站,  8月9日,化学权威期刊《美国化学会志》在线刊发了物理学院凝聚态物理研究所吴梦昊教授团队的最新研究成果:《化学功能化磷烯:拥有垂直极化和可移动磁性的二维多铁体》。吴梦昊教授为论文通讯作者,物理学院2015级博士生杨庆为第一作者。

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  铁电材料可用于数据的非易失性存储,有望解决因内存进一步小型化后棘手的量子隧穿和散热等问题。为了提高数据存储密度,通常需要利用铁电薄膜垂直方向的极化特性。但传统铁电材料在薄膜厚度低于一定程度时,垂直极化特性会因退极化场的存在而导致其消失。一般而言,铁电性和铁磁性在信息读写方面各有优势和劣势,最佳组合则是“电写磁读”,因而兼具铁电性和铁磁性并相互耦合的多铁材料成为此研究领域的热点。

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