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Adv. Mater.：武大史建平課題組室溫磁電耦合研究取得新進(jìn)展
來源：武漢大學(xué) 2022-12-07
導(dǎo)讀：12月2日，Advanced Materials（《先進(jìn)材料》）在線發(fā)表了武漢大學(xué)高等研究院研究員史建平課題組有關(guān)室溫磁電耦合的最新研究成果。該工作不僅為在原子尺度理解和調(diào)控多鐵特性提供了理想平臺(tái)，也為后摩爾時(shí)代新型信息存儲(chǔ)器件研發(fā)開辟了一條新的途徑。
論文題目為“Room-Temperature Magnetoelectric Coupling in Atomically Thin ε-Fe2O3”（《原子級(jí)薄二維ε-Fe2O3中的室溫磁電耦合效應(yīng)》）。高等研究院2020級(jí)碩士研究生王雨竹和2019級(jí)碩士研究生王鵬為文章第一作者，史建平和國家納米科學(xué)中心研究員王振興為文章通訊作者，武漢大學(xué)為文章第一署名單位和通訊單位。原子級(jí)薄二維ε-Fe2O3的室溫鐵電和鐵磁性通過調(diào)控存儲(chǔ)介質(zhì)中的穩(wěn)定狀態(tài)有利于實(shí)現(xiàn)高密度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。多鐵材料利用鐵電序和磁序的交叉耦合，為數(shù)字信息處理提供了一條新的途徑，被譽(yù)為未來信息存儲(chǔ)的領(lǐng)航者。在二維半導(dǎo)體中實(shí)現(xiàn)鐵電序和磁序的交叉耦合，可同時(shí)控制電子的自旋和極化屬性，使得信息處理和信息存儲(chǔ)功能集成在單一芯片上，有望替代傳統(tǒng)微電子技術(shù)，成為下一代信息技術(shù)發(fā)展的重要方向之一。然而，鐵電序和磁序間的互斥起源，使得在同一材料體系中同時(shí)獲得上述兩種物性以及實(shí)現(xiàn)室溫磁電耦合極其困難。史建平課題組設(shè)計(jì)了一種巧妙的空間限域化學(xué)氣相沉積策略，在云母襯底上成功制備了原子級(jí)薄二維ε-Fe2O3。通過生長(zhǎng)參數(shù)的精確調(diào)控，首次獲得了單晶ε-Fe2O3。利用不同占據(jù)位點(diǎn)Fe3+離子的尺寸效應(yīng)和超交換相互作用，在原子級(jí)薄ε-Fe2O3中發(fā)現(xiàn)了室溫長(zhǎng)程鐵磁和鐵電有序性。鐵磁和鐵電性的同時(shí)存在表明ε-Fe2O3是一種室溫多鐵材料。通過調(diào)控施加電場(chǎng)，首次揭示了二維ε-Fe2O3的強(qiáng)室溫磁電耦合效應(yīng)。該工作得到國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、北京分子科學(xué)國家研究中心以及中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)等項(xiàng)目的支持，也得到了武漢大學(xué)電鏡中心的技術(shù)支持。參考資料：http://news.whu.edu.cn/info/1015/68455.htm
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