在 YbFeO3 长轴薄膜异构结构中结构性定制的六角铁电和多铁化
Young Kyu Jeong1, Jung-Hoon Lee, Suk-Jin Ahn
1Department of Materials Science and Engineering and Division of Advanced Materials Science, Pohang University of Science and Technology (POSTECH), Pohang 790-784, Republic of Korea.
Journal of the American Chemical Society
|January 13, 2012
概括
研究人员通过定制抗铁磁体,制造出铁电铁氧化 (YbFO) 薄膜. YbFO中的这种人工铁电表现出独特的两步极化衰变和磁电容,为多铁器件设备开辟了新的途径.
科学领域:
- 凝聚物质物理学 凝聚物质物理学
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 固态化学 固态化学
背景情况:
- 多铁材料因其独特的交叉合特性和潜在的设备应用而备受追捧.
- 自然存在的多铁元素的稀缺性推动了对诱导铁电的人工方法的研究.
- YbFeO(3) (YbFO) 是一种典型的非铁电,中心对称的稀土形铁矿石.
研究的目的:
- 调查在YbFO薄膜中人工诱导铁电的可能性.
- 为了描述制造的YbFO薄膜异构结构的铁电特性和相位过渡.
- 阐明对观察到的铁电和磁性行为负责的潜在机制.
主要方法:
- 使用六角模板制造YbFeO(3) 薄膜异构结构.
- 实验性表征包括铁电,库里温度,极化衰变和磁电容的测量.
- 第一个原则计算模型结构过渡和轨道杂交.
- 温度依赖的磁化测量用于分析磁性.
主要成果:
- 一个YbFeO(3) 薄膜异构结构出乎意料地呈现出非铁弹性铁电,其基里温度为470K.
- 铁电显示出不寻常的两步极化衰变和225K附近的显著磁电容效应.
- 第一原理计算证实了六边形相变 (P6(3) /mmc-P6(3) mc-P6(3) cm) 驱动着极化衰变,并确定了Yb 5d(z(2)) -O 2p(z) 轨道杂交作为铁电的来源.
- 由于竞争的Fe 3d和Yb 4f磁晶异质,在83K时观察到自发的磁化逆转.
结论:
- 通过在薄膜形式的结构定制,可以成功地在非铁电YbFeO中诱导人工铁电.
- 观察到的铁电及其两步衰变与特定的六角相变和轨道杂交有关.
- 磁时刻之间的相互作用导致复杂的磁性行为,如自发磁化逆转,突出显示了新的多铁子装置功能潜力.
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