Immagini SPM della superficie (110) di h-HoMnO3 scisso. (in alto) Immagine PFM che mostra i domini ferroelettrici nel piano (orientati verticalmente, frecce rosse). (in basso) immagine cAFM che mostra una conduzione migliorata lungo le pareti del dominio coda-coda; le immagini sono 4 micron per lato.
(PhysOrg.com) -- Gli utenti della struttura della Rutgers University insieme al gruppo Electronic &Magnetic Materials &Devices del Center for Nanoscale Materials hanno identificato fogli di carica bidimensionali formati ai confini dei domini ferroelettrici in un materiale multiferroico.
Questi fogli caricati bidimensionali non sono appuntati da difetti instabili, droganti chimici, o interfaccia strutturale, ma si formano naturalmente come inevitabili sottoprodotti dei vortici topologici. Questa scoperta è un passo importante nella comprensione delle proprietà semiconduttive dei domini e delle pareti dei domini nei ferroelettrici a piccolo gap.
Suggerisce inoltre una piattaforma nuova e naturale per esplorare il trasporto di portatori di carica confinati a interfacce o superfici, che è uno dei principali campi di gioco della fisica della materia condensata per i fenomeni emergenti.
Il team si è concentrato su HoMnO . esagonale 3 , che è un materiale multiferroico in cui coesistono antiferromagnetismo e ferroelettricità e, cosa più intrigante, magnetica, elettrico, e le forze meccaniche possono essere accoppiate tra loro. Per misurare queste diverse proprietà dei materiali simultaneamente e su scale di lunghezza nanometriche, i ricercatori hanno utilizzato in situ la microscopia a forza atomica conduttiva (cAFM), microscopia a forza di risposta piezoelettrica (PFM), e microscopia di forza con sonda Kelvin (KPFM) a basse temperature.
I risultati dimostrano che i difetti topologici possono essere sfruttati per stabilizzare pareti di dominio cariche a 180 gradi nei multiferroici, aprendo opportunità per un nuovo tipo di canale di conduzione su scala nanometrica nei dispositivi multifunzionali. Le pareti del dominio ferroelettrico cariche possono fornire nuove piattaforme per creare un gas di elettroni bidimensionale correlato senza drogaggio chimico.
