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Os Campos Elétricos da Mostra dos Pesquisadores Podem Ser Usados como Interruptores DE LIGAR/DESLIGAR em Filmes Lubrificados de Multiferroic

Published on May 21, 2009 at 8:14 PM

Multiferroics é os materiais em que as combinações originais de propriedades elétricas e magnéticas podem simultaneamente coexistir. São pedras angulares potenciais no armazenamento de dados magnético futuro e os dispositivos spintronic forneceram um simples e a maneira rápida pode ser encontrada para desligar suas propriedades elétricas e magnéticas sobre e. Em uma novidade prometedora, os pesquisadores com o Ministério de E.U. do Laboratório Nacional do Lawrence Berkeley da Energia (Laboratório de Berkeley) que trabalha com um multiferroic prototípico demonstraram com sucesso apenas tal interruptor - campos elétricos.

Ramamoorthy Ramesh e Chan-Ho Yang da Divisão de Ciências dos Materiais do Laboratório de Berkeley demonstrou com sucesso que os campos elétricos podem ser usados como interruptores DE LIGAR/DESLIGAR em filmes multiferroic lubrificados, uma revelação que mantivesse a promessa para o armazenamento de dados magnético futuro e dispositivos spintronic.

“Usando campos elétricos, nós pudemos criar, para apagar e inverter junções do p-n em um filme cálcio-lubrificado da ferrite do bismuto,” disse Ramamoorthy Ramesh da Divisão de Ciências dos Materiais do Laboratório de Berkeley (MSD), que conduziu esta pesquisa.

“Com a combinação de condução eletrônica com as propriedades elétricas e magnéticas já actuais na ferrite multiferroic do bismuto, nossa demonstração abre a porta a fundir o magnetoelectrics e o magnetoelectronics na temperatura ambiente.”

Ramesh, que é igualmente um professor no Departamento da Ciência e da Engenharia de Materiais e no Departamento de Física em Uc Berkeley, publicou um papel nesta pesquisa que está agora disponível na edição em linha dos Materiais da Natureza do jornal. O papel é intitulado: “Modulação Elétrica da condução em multiferroic

filmes BiFeO3 Ca-Lubrificados.” Co-Sendo o autor do papel com Ramesh eram Chan-Ho Yang, Janeiro Seidel, Cantar-Yong Kim, Pim Rossen, Plutônio Yu, Marcin Gajek, Ying-Hao Chu, Pista Martin, Micky Holcomb, Qing Ele, Petro Maksymovych, Nina Balke, Sergei Kalinin, Arthur Baddorf, Sourav Basu e Matthew Scullin.

A próxima geração de computadores promete ser menor, mais rapidamente e distante mais versátil do que dispositivos de hoje em parte graças à revelação antecipada dos chip de memória que armazenam dados com a rotação do elétron e seu momento magnético associado um pouco do que a carga do elétron. Porque o multiferroics exibe simultaneamente propriedades elétricas ou magnéticas dois ou mais ferro em resposta às mudanças em seu ambiente, são considerados os candidatos principais a ser os materiais da escolha para esta tecnologia.

A ferrite do Bismuto é uma multiferroic compreendida do bismuto, do ferro e do oxigênio (BiFeO3). É ferroelectric e antiferromagnética (” ferro” refere o magnetismo no ferro mas o termo veio inclui os materiais e as propriedades que não não têm nada fazer com ferro), e comandou o interesse particular no campo do spintronics, especialmente após uma descoberta surpreendente por Ramesh e por seu grupo no começo desse ano. Encontraram que embora a ferrite do bismuto fosse um material de isolamento, sendo executado através de seus cristais é ultrathin (bidimensional) cobre de “paredes domínio chamadas” essa electricidade da conduta na temperatura ambiente. Esta descoberta sugeriu aquela com a lubrificação direita, os estados de condução na ferrite do bismuto podia ser estabilizada, abrindo a possibilidade de criar junções do p-n, uma chave crucial à eletrônica de circuito integrado.

O “Isolador às transições do condutor é tipicamente controlado com a combinação de lubrificação e de campo magnèticos do produto químico mas os campo magnèticos são demasiado caros e energia-consumindo para ser prático em dispositivos comerciais,” disse Ramesh. “Os campos Elétricos são uns parâmetros de controle muito mais úteis porque você pode facilmente aplicar uma tensão através de uma amostra e a modular como necessário para induzir transições do isolador-condutor.”

Em seu estudo novo, Ramesh e seu grupo primeiramente lubrificaram a ferrite do bismuto com os íons do autómato do cálcio, que são sabidos para aumentar a quantidade de corrente elétrica que os materiais como a ferrite do bismuto podem levar. A adição dos íons do cálcio criados positivo-cobrou vagas do oxigênio. Quando um campo elétrico foi aplicado aos filmes cálcio-lubrificados da ferrite do bismuto, as vagas do oxigênio tornaram-se móveis. O campo elétrico “varreu” as vagas do oxigênio para a superfície superior do filme, criando um n-tipo semicondutor nessa parcela do filme, quando os íons imóveis do cálcio criaram um p-tipo semicondutor na parcela inferior. Inverter o sentido do campo elétrico inverteu o n-tipo e o p-tipo regiões de semicondutor, e um campo moderado apagou-os.

“É o mesmo princípio que em um dispositivo do CMOS onde a aplicação de uma tensão serva como um interruptor de ligar/desligar que controle propriedades de transporte do elétron e mude a resistência elétrica da elevação (isolador) ao ponto baixo (condutor),” diga Ramesh.

Considerando Que um dispositivo típico do CMOS caracteriza uma relação de ligar/desligar do interruptor (a diferença entre a resistência e a não-resistência à corrente elétrica) de aproximadamente um milhão de, Ramesh e seu grupo conseguiram uma relação de ligar/desligar do interruptor aproximadamente de mil em seus filmes cálcio-lubrificados da ferrite do bismuto. Quando esta relação for suficiente para a operação do dispositivo e à melhor relação dobro conseguida com campo magnèticos, Chan-Ho Yang, autor principal neste papel dos Materiais da Natureza e um cargo-doc no grupo de Ramesh diz que pode ser melhorado.

“Para fazer SOBRE o estado mais condutor, nós temos muitas ideias tentar como relações delubrificação diferentes, estados diferentes da tensão, condições diferentes do crescimento, e eventualmente compostos diferentes usando a mesma ideia,” Yang disse.

Um ano há, Ramesh e seu grupo demonstraram que um campo elétrico poderia ser usado para controlar o ferromagnetism em um filme não-lubrificado da ferrite do bismuto. (Veja Materiais da Natureza, do “controle Elétrico-Campo do ferromagnetism local usando um multiferroic magnetelétrico ")

Com esta demonstração nova que a combinação de lubrificação e de um campo elétrico aplicado pode mudar o estado decondução de um multiferroic, e seus colegas mostraram uma maneira para a frente em adaptar o multiferroics a fenômenos como a magnetorresistência colossal, a supercondutividade de alta temperatura e o Calamar-tipo detectores assim como spintronics do campo magnético.

Yang Dito, “Óxidos tais como a ferrite do bismuto é abundante e indica muitas propriedades exóticas que incluem a supercondutividade de alta temperatura e a magnetorresistência colossal, mas não foram usados muito em aplicações reais porque foi tão difícil controlar defeitos, especialmente, vagas do oxigênio. Nossas observações sugerem uma técnica geral para fazer defeitos da vaga do oxigênio verificáveis.”

Muito do trabalho neste o estudo o mais atrasado por Ramesh e por seu grupo foi realizado na Fonte Luminosa Avançada do Laboratório de Berkeley (ALS), no microscópio PEEM2. PEEM, que representa a Microscopia de Elétron da Fotoemissão, é uma técnica ideal para estudar domínios magnéticos e antimagnéticos ferro, e PEEM2, posto por um ímã da curvatura no beamline 7.3.1.1 do ALS, é um dos melhores instrumentos do mundo, capaz de resolver densamente características somente alguns nanômetros.

“Sem as capacidades de PEEM2 nossas experiências estariam inoperantes na água,” disse Ramesh. “Andreas Scholl (quem controla PEEM2) e sua equipe do ALS era uma ajuda enorme.”

Esta pesquisa foi apoiada primeiramente pelo Ministério de E.U. do Escritório da Energia da Ciência com seu programa Básico das Ciências da Energia.

Last Update: 14. January 2012 02:30

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