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연구팀은 전기 분야가 약물 복용 Multiferroic 영화에 / OFF 스위치 ON으로 사용할 수 없음

Published on May 21, 2009 at 8:14 PM

Multiferroics은 전기 및 자기 특성의 독특한 조합이 동시에 공존할 수있는 자료입니다. 그들은 미래의 자기 데이터 저장 및 spintronic 장치의 잠재적인 기초는 간단하고 빠른 방법은 켜거나 자신의 전기 및 자기 특성을 돌려 볼 수 있습니다 제공됩니다. 유망 새로운 개발에서와 연구원 에너지의 로렌스 버클리 국립 연구소 (버클리 연구소)의 미국과 전기 분야 - prototypical multiferroic와 협력이 성공적으로 이러한 스위치를 증명하고있다.

Ramamoorthy Ramesh와 버클리 연구소의 재료 과학 부문의 찬 호 양이 성공적으로 전기 필드가 도핑된 multiferroic 영화, 미래의 자기 데이터 저장 및 spintronic 장치에 대한 약속을 가지고 개발 / OFF 스위치를 ON으로 사용할 수 있습니다 보여주었다.

"전기 필드를 사용하여, 우리가 만들고, 지우고 칼슘 도핑된 비스무트 페라이트 필름 PN 분기점을 반대로 할 수있다,"이 연구를 주도하는 버클리 연구소의 재료 과학 부문 (MSD)의 Ramamoorthy Ramesh 고 말했다.

"multiferroic 비스무트 페라이트에 이미 존재하는 전기와 자기 특성을 가진 전자 전도의 결합을 통해, 우리의 실험은 실온에서 magnetoelectrics 및 magnetoelectronics를 합병하기 위해 문을 엽니다."

또한, 재료 과학 및 공학 및 UC 버클리에서 물리학의학과학과의 교수입니다 Ramesh는, 그 과학 잡지 네이쳐 (Nature) 재료의 온라인 버전에서 사용할 수 있습니다이 연구 논문을 발표했습니다. 종이는 제목입니다 multiferroic에 전도의 "전기 변조

CA - 도핑된 BiFeO3 영화. "Ramesh 공동 제작 종이 그는이 청나라, 찬 호 양 월 Seidel, 상 용 김, 핌 Rossen, 푸딩, 유, 마르신 Gajek, 잉 - 하오 추, 레인 마틴, 미키 홀콤되었습니다 , 페트로 Maksymovych, 니나 Balke, 세르게이 Kalinin, 아서 Baddorf, Sourav Basu와 매튜 Scullin.

컴퓨터의 다음 세대의 일부의 메모리 칩의 예상 발전에 오늘날의 장치 덕분에보다 작고 빠르고 훨씬 더 다양한 될 것을 약속 전자 스핀과 관련 자석 순간보다는 전자 요금을 통해 저장 데이터입니다. multiferroics 동시에 자신의 환경의 변화에​​ 대한 응답으로 두 개 이상의 철근 전기 또는 자기 특성을 전시하기 때문에, 그들은 주요 후보가이 기술에 대한 선택의 자료로 간주있어.

비스무트 페라이트는 비스무트, 철, 산소 (BiFeO3)의 구성 multiferroic입니다. 그것은 강유과 antiferromagnetic 모두이다 ( "철근"이 철에 자기를 말합니다하지만 학기 자료와 철분과 아무 상관없는 속성을 포함하도록 성장했습니다)에 의해 특히 놀라운 발견 후, 그리고 spintronics 분야에서 특히 관심을 명하신 Ramesh와 그의 그룹은 올해 초. 그들은 발견 비스무트 페라이트는 실온에서 알아보고 "도메인 벽"이라고 ultrathin (2 차원) 시트 아르의 결정을 통해 실행, 절연 재료 있지만. 이 발견은 바로 도핑과 비스무트 페라이트의 실시 상태가 PN 분기점, 고체 전자에 중요한 열쇠를 만들 가능성을 열어, 안정화 될 수 있다고 제안했다.

"도체 전환에 절연체는 일반적으로 화학 도핑과 자기장의 조합을 통해 제어하지만 자기장 상업 장치 실용 너무 비싸고 에너지 소비입니다"Ramesh 고 말했다. "당신이 쉽게 예제를 통해 전압을 적용하고 같은 절연체 - 도체 전환을 유도하는 데 필요한 변조 수 있기 때문에 전기 분야는 많은 유용한 컨트롤 매개 변수가있다"고 말했다.

새로운 연구에서, Ramesh와 그의 그룹은 첫번째 비스무트 페라이트 같은 자료를 가지고 수있는 전류의 양을 증가한다고 알려져 있습니다 칼슘 수용체 이온과 함께 비스무트 페라이트을 마약에 취해. 칼슘 이온의 추가는 긍정적 - 충전 산소 공석을 만들었습니다. 전기장은 칼슘 도핑된 비스무트 페라이트 영화에 적용되었을 때, 산소 공석 모바일되었다. 고정되어 칼슘 이온이 바닥 부분에 P - 형 반도체를 만든 동안 전계는 영화의 부분에 n 형 반도체를 만드는, 영화 최고의 표면쪽으로 산소 공석 "을 휩쓸". N - 타입과 P - 형 반도체 영역 및 중간 필드를 거꾸로 전기장의 방향을 반대하는 것은 그들을 지워.

"이것은 전압의 응용 프로그램이 전자 수송 특성과 (지휘자) 낮은 고가의 변경 사항을 전기 저항 (절연체) 컨트롤 ON / OFF 스위치 역할을하는 CMOS 장치에서와 같은 원리이다"Ramesh 고 말했다.

일반적인 CMOS 장치가 / 만 약의 전환 비율 (전류에 대한 저항이 아닌 저항의 차이)에서 기능 반면, Ramesh와 그의 그룹은 ON / 자신의 칼슘 도핑된 약 천의 비율을 전환 해제를 달성 비스무트 페라이트 필름. 이 비율은 장치 작동을위한 충분한하고 Ramesh의 그룹에 자기장, 찬 호 양이 자연 재료 종이에 리드 저자 및 사후 문서로 달성한 최고의 비율을 두 번하는 동안 그것 향상시킬 수 말합니다.

"ON 상태가 더 도전하기 위해 우리는 등 같은 아이디어를 사용하는 다른 칼슘 도핑 비율, 다른 변형 상태, 서로 다른 성장 조건, 그리고 결국 다른 화합물로하려고 많은 아이디어를 가지고,"양은 말했다.

년 전에, Ramesh와 그의 그룹은 전기장이 아닌 도핑된 비스무트 페라이트 필름에 ferromagnetism을 제어하는​​ 데 사용될 수 있다고 보여주었다. (자연 소재를 참조하십시오 "magnetoelectric multiferroic를 사용하여 로컬 ferromagnetism 전기 필드 제어")

도핑과 적용 전기장의 결합 multiferroic의 단열 - 전도 상태를 변경할 수이 새로운 데모로, 그와 그의 동료들은 어마어마한 magnetoresistance, 고온 초전도와 오징어 - 같은 현상 multiferroics을 적응 앞으로 한 가지 방법을 보였습니다 뿐만 아니라 spintronics 같은 자기장 감지기를 입력합니다.

양 말, "같은 비스무트 페라이트와 같은 산화물 고온 초전도 및 어마어마한 magnetoresistance 포함한 풍부한하고 표시할 수 많은 이국적인 속성이 있지만 특히 결함, 산소 공석을 제어할 수 있도록 어려운 되었기 때문에 그들은 실제 애플 리케이션에서 많이 사용되지 않았습니다. 우리의 관측 산소 결원 결함이 제어할 수 있도록 일반적인 기법을 제안한다. "

대부분 Ramesh과 그의 그룹이 PEEM2 현미경에 버클리 연구소의 고급 광원 (ALS)에서 실시되었다하여 최신의 연구 작업. PhotoEmission의 전자 현미경의 약자 PEEM은 기능에만를 해결할 수 ALS beamline 7.3.1.1에서 굽힘 자석에 의해 구동되는 이상적인 철근 자성과 antimagnetic 도메인을 공부에 대한 기술, 그리고 PEEM2, 세계 최고의 악기 중 하나입니다입니다 두께는 몇 나노미터.

"PEEM2의 기능이 없으면 우리의 실험은 물 속에서 죽었을 거예요,"Ramesh 고 말했다. "안드레아스 숄 (누가 PEEM2을 관리)와 그의 ALS 팀은 엄청난 도움이되었습니다."

이 연구는 주로 기본적인 에너지 과학 프로그램을 통해 과학의 에너지 사무실 미국학과에 의해 지원되었다.

Last Update: 21. October 2011 14:38

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