Undersøgelse af ferroelektriske domænevægge tilbyder en ny ledningsvej i nanoskala

(PhysOrg.com) -- Facilitetsbrugere fra Rutgers University sammen med Center for Nanoscale Materials' Electronic &Magnetic Materials &Devices Group har identificeret todimensionelle ladningsplader dannet ved grænserne af ferroelektriske domæner i et multiferroisk materiale.

Disse todimensionelle ladede ark er ikke fastgjort af ustabile defekter, kemiske dopingmidler, eller strukturel grænseflade, men dannes naturligt som de uundgåelige biprodukter af topologiske hvirvler. Denne opdagelse er et vigtigt skridt i forståelsen af ​​de halvledende egenskaber af domænerne og domænevæggene i ferroelektrik med små mellemrum.

Det foreslår også en ny og naturlig platform til at udforske transport af ladningsbærere indespærret ved grænseflader eller overflader, som er en af ​​de store legepladser inden for kondenseret stofs fysik for nye fænomener.

Holdet fokuserede på sekskantet HoMnO ₃ , som er et multiferroisk materiale, hvor antiferromagnetisme og ferroelektricitet eksisterer side om side og - mest spændende - magnetisk, elektrisk, og mekaniske kræfter kan kobles til hinanden. For at måle disse forskellige materialeegenskaber samtidigt og på nanometerlængdeskalaer, forskerne brugte in situ ledende atomkraftmikroskopi (cAFM), piezo-respons kraftmikroskopi (PFM), og Kelvin-probe kraftmikroskopi (KPFM) ved lave temperaturer.

Resultaterne viser, at topologiske defekter kan udnyttes til at stabilisere ladede 180-graders domænevægge i multiferroics, åbner muligheder for en ny form for nanoskala ledningskanal i multifunktionelle enheder. Ladede ferroelektriske domænevægge kan give nye platforme til at skabe en korreleret todimensionel elektrongas uden kemisk doping.