原子范德华异质结构的多铁性在新的研究中被提出
聚合铁被定义为同时表现出铁磁性和铁电性的材料。这些特性使这些材料成为各种应用的新型多功能材料的组成部分。然而,提高多铁性材料的铁磁性和铁电性仍然是一个巨大的挑战。
最近,由UNIST自然科学学院的Geunsik教授和美国加州大学柏克莱分校的张翔教授联合进行的一项研究表明,范德瓦尔(vdW)军队可以用来解决这个问题,这引起了学术界的相当大的关注。
在他们发表在《自然通讯》上的研究中,研究人员证明了在二维异质结构中实现多铁性新概念的可行性。该方法是一种通过化学键加强铁磁和铁电材料相互作用的新方法。研究人员通过理论计算,利用vdW力的化学键,对这种方法进行了测试。
显示同时铁电和磁有序的多铁性材料可以通过电场控制磁性,反之亦然。电场控磁技术对于高密度存储器件的发展尤为重要。为了实现这项技术,这些铁力订单之间的互动越大越好。
多铁性已经被广泛研究,包括单一材料的铁磁性和铁电性。然而,所有这些材料在室温下都没有表现出多铁性。因此,人们特别注意实现一种新的多铁性二维异质结构的方法,其中铁电材料和磁性材料结合在一起。
在这项研究中,研究团队提出了“非共价二维异质结构多铁性”的新概念,通过将铁磁Cr 2 Ge 2 Te 6和铁电In 2 Se 3的原子层进行叠加,从而实现全原子多铁性。实验和理论结果表明,新的多铁性可以通过电场完全控制磁场,甚至在两种材料的界面处。
这里,研究人员承受的力不是共价键,而是范德华力。术语“范德华力”是指分子之间的瞬时吸引力,例如双原子自由元素和单原子。这些力可能是吸引的,也可能是排斥的,这取决于相关分子之间的距离。
在这些研究中,采用了铁磁cr2ge 2te 6和铁电in2se 3单层组成的vdW异质结构的第一性原理密度泛函理论计算。通过反转In2Se3的极化,计算出的Cr 2 Ge 2 Te 6的磁晶各向异性在易轴和易面(即铁磁有序开/关)之间变化,有望实现一种新型的磁存储器设计。此外,In 2 Se 3根据其自身的极化成为自旋极化可切换的磁性铁电体。
Geunsik Lee教授说:“理论上,我们已经证明了层状铁电体和铁磁体可以与范德华力发生化学耦合,磁性能可以改变到比传统磁性更大的值。“我们假设多铁性对偶可能会增加层分辨率数据存储和信息处理的自由度,因为组成层的磁电和磁光特性是不同的。”
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