研究者ショーの電界は Multiferroic の添加されたフィルムで電源スイッチとして使用することができます

Published on May 21, 2009 at 8:14 PM

Multiferroics は電気および磁気特性の一義的な組合せが同時に共存できる材料です。 それらは未来の磁気データ記憶の潜在的な礎石であり、 spintronic 装置は簡単の提供し、不規則な電気および磁気特性を回すと早道は見つけることができます。 有望な新しい開発では、原型の multiferroic を使用するローレンスバークレーの国立研究所 (バークレーの実験室) 米国エネルギー省の研究者は正常にちょうどそのようなスイッチ - 電界 -- を示しました。

電界が添加された multiferroic フィルムでとして未来の磁気データ記憶および spintronic 装置のための約束を保持する開発電源スイッチ使用することができることを Ramamoorthy Ramesh は Chan Ho バークレーの実験室の物質科学部のヤン正常に示し。

「電界を使用して、ずっと私達は作成できますカルシウム添加されたビスマスの亜鉄酸塩のフィルムの p-n の接続点を逆にするため消し」、この研究を導いたバークレーの実験室の物質科学部 (MSD)の Ramamoorthy Ramesh を言いました。

「multiferroic ビスマスの亜鉄酸塩で現在の電気および磁気特性との電子伝導の組合せによって既に私達のデモンストレーションは室温で magnetoelectrics および magnetoelectronics のマージに開きますドアを」。

またカリフォルニア州立大学バークレー校に物質科学および工学の部門および物理学の部門の教授である Ramesh はジャーナル性質材料のオンライン版で今使用できるこの研究のペーパーを出版しました。 ペーパーはタイトルを付けられます: 「multiferroic の伝導の電気変調

CA 添加された BiFeO3 フィルム」。 Ramesh のペーパーを共著して Chan Ho ヤン、歌 Yong 1 月 Seidel、金、 Pim Rossen、 Pu Yu、 Marcin Gajek、 Ying Hao 儲の車線マーティン、 Micky Holcomb、 Qing 彼、 Petro Maksymovych、ニナ Balke、 Sergei Kalinin、アーサー Baddorf、 Sourav Basu および Matthew Scullin でした。

次のコンピューター世代は電子料金よりもむしろ電子回転および準の磁気モーメントによってデータを保存するメモリーチップの予想された開発のおかげもあって今日の装置より速くそしてずっと多目的小さく、であると約束します。 multiferroics が環境の変更に応じて同時に 2つ以上の ferro 電気または磁気特性を表わすので、彼らはこの技術のための選択の材料である主な候補者として考慮されます。

ビスマス、鉄および酸素 (BiFeO3) で構成されるビスマスの亜鉄酸塩は multiferroic です。 それは ferroelectric および antiferromagnetic (」 ferro」鉄の磁気を参照します鉄とは全く関係ない特性および材料を含むためにしかしタームは大きくなりました)、および意外な発見の後で Ramesh および彼のグループ spintronics フィールドの特別な関心に、特に今年初めに命じてしまいました。 彼らはビスマスの亜鉄酸塩が絶縁体であるが、水晶を通って動作して極めて薄い (二次元) 広げる呼出された 「領域壁」をその行ないの電気が室温でことが分りました。 この発見は右の添加とのそれを、ビスマスの亜鉄酸塩の行なう州提案しま、 p-n の接続点を作成する可能性を安定、できまソリッドステート電子工学への重大なキー開きます。

「コンダクターの転移への絶縁体化学薬品の添加および磁場の組合せによって普通制御されてが、磁場は余りにも高く、商業装置で実用的であるにはエネルギー消費します」は Ramesh を言いました。 「必要絶縁体コンダクターの転移を誘導するため」。はように容易にサンプルを渡る電圧を適用し、調整できるので電界はるかに有用な制御パラメータです

新しい調査では、最初に Ramesh および彼のグループはビスマスの亜鉄酸塩のような材料は運ぶことができること電流の量を増加するために知られているカルシウムアクセプターイオンが付いているビスマスの亜鉄酸塩を添加しました。 カルシウムイオンの付加は正荷電の酸素の空室を作成しました。 電界がカルシウム添加されたビスマスの亜鉄酸塩のフィルムに加えられたときに、酸素の空室は移動式になりました。 電界はフィルムのその部分で n タイプの半導体を作成するフィルムの表面の方の不動カルシウムイオンは最下の部分で p タイプの半導体を作成したが酸素の空室を 「掃除しました」。 電界の方向を逆転させることは n タイプおよび p タイプの半導体領域を逆にし、適当なフィールドはそれらを消しました。

「それは電圧のアプリケーションが電子輸送特性を制御し、最高 (絶縁体) から低速 (コンダクター) への電気抵抗を変更する電源スイッチとして同じ主義です」、言った Ramesh を役立つ CMOS 装置でと。

典型的な CMOS 装置が約百万のオン/オフ切換えの比率 (電流への抵抗と非抵抗の違い) を特色にする一方、 Ramesh および彼のグループはカルシウム添加されたビスマスの亜鉄酸塩のフィルムの約千のオン/オフ切換えの比率を達成しました。 この比率が磁場の装置操作そして達成される二重最もよい比率のために十分な間、 Chan Ho この性質材料のペーパーのヤン、主執筆者および Ramesh のグループの後 DOC は言います改良することができることを。

「州を伝導性にするために、私達に異なったカルシウム添加の比率、異なった緊張の状態、異なった成長の状態のような試みる多くの考えがあり結局同じ考えを使用して異なった混合物」とヤンは言いました。

非添加されたビスマスの亜鉄酸塩のフィルムの強磁性を制御するのに電界が使用できることを年前に、 Ramesh および彼のグループは示しました。 (磁気電気 multiferroic を使用してローカル強磁性の性質材料、 「電気フィールド制御」を見て下さい)

添加の組合せがおよび応用電界 multiferroic の絶縁行なう状態を変更できるこの新しいデモンストレーションによって彼および彼の同僚は巨大な磁気抵抗のような現象に multiferroics を適応させることで 1 つの方法を順方向に、高温超伝導およびイカタイプの磁界の探知器、また spintronics 示しました。

前述のヤンは、 「ビスマスの亜鉄酸塩のような酸化物豊富で、が高温超伝導および巨大な磁気抵抗を含む多くのエキゾチックな特性を表示します、欠陥を、特に制御することは、とても困難酸素のずっと空室であるので実質アプリケーションで多く使用されませんでした。 私達の観察は提案します酸素の空室の欠陥を制御可能にさせるために汎用技術を」。

これの作業の多くは PEEM2 顕微鏡のバークレーの実験室の進められた光源で Ramesh および彼のグループによる (ALS)最新の調査、遂行されました。 光電子放出電子顕微鏡検査を意味する PEEM は ferro 磁気および耐磁性の領域を、および PEEM2 調査するための理想的な ALS の beamline 7.3.1.1 でくねりの磁石によって動力を与えられる技術です世界で最もよい器械の 1 つ、機能を厚く解決することできる少数のナノメーターだけです。

「PEEM2 の機能なしに私達の実験は水でデッド」、 Ramesh を言いました。 「アンドレアス Scholl (だれが PEEM2 を管理するか) および彼の ALS のチームでした巨大なヘルプ」。は

この研究は基本的なエネルギー科学プログラムによる科学のオフィス米国エネルギー省によって本質的にサポートされました。

Last Update: 14. January 2012 01:45

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