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中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所尹丽华副研究员研究团队在 室温低电场(E)下实现了磁性(M)的清晰控制最近的一项研究中的温度。发现E引起的相变和晶格畸变导致E对靠近同型相界(MPB)的多铁性BiFeO 3基固溶体中的M进行控制。
这项研究发表在 Acta Materialia上。
多铁性材料具有磁性和铁电特性，有望用于多功能存储设备。绝缘多铁材料中基于磁电的控制方法需要较少的能量，并且具有高速、低能耗信息存储应用的潜力。BiFeO 3 是一种室温多铁性材料，具有在自旋电子器件中应用的潜力，但其弱铁磁和磁电效应以及操作所需的高电压是其弱点。
在这项研究中，科学家们生长了位于 MPB 附近四方区域的多铁性 0.58BiFeO 3 - 0.42Bi 0.5 K 0.5 TiO 3 (BF-BKT)单晶。
YIN 表示：“在尼尔温度 TN~257.5 K 以下，BF-BKT 晶体表现出反铁磁行为，而在室温下，我们发现 BF-BKT 晶体同时表现出短程磁序和长程铁电序。 ”。
在室温下，多铁性BF-BKT单晶表现出对M和E的显着且一致的控制，其中E的大小明显小于铁电矫顽场(EC)。此外，高磁场 (H) 能够显着降低 E 对 M 的控制程度。
研究发现，BF-BKT 材料中磁与铁电之间的耦合可归因于外部 E 引起的晶格畸变和相变，而不仅仅是铁电畴切换。当 H 值较高时，由于磁场抑制相变，逆磁电效应减弱。
这些结果表明，设计基于 MPB 附近的多铁性器件可能是实现 M 的 E 控制的有效方法，甚至是低功耗自旋电子应用中可能实现 M 的低 E 开关。
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