Las estructuras de dominio de cierre de flujo (FCD) son fenómenos topológicos microscópicos que se encuentran en películas delgadas ferroeléctricas que presentan distintas propiedades de polarización eléctrica. Estos dominios de circuito cerrado han atraído la atención entre los investigadores que estudian nuevos dispositivos ferroeléctricos, que van desde componentes de almacenamiento de datos y uniones de túneles espintrónicos hasta condensadores ultrafinos.

En el desarrollo de películas delgadas para tales dispositivos, Los investigadores han pensado que el contacto con los electrodos de óxido de uso común limita la formación de FCD. Sin embargo, un grupo de investigadores en China ha demostrado lo contrario. Los hallazgos se informan esta semana como artículo de portada en Letras de física aplicada , de AIP Publishing.

Los materiales ferroeléctricos se desarrollan y estudian típicamente como películas delgadas, a veces tan delgadas como unos pocos nanómetros. Como resultado, Los investigadores han comenzado a descubrir las abundantes estructuras de dominio y las propiedades físicas únicas que poseen estos ferroeléctricos, como la formación de skyrmion y FCD que podrían beneficiar a los dispositivos electrónicos de próxima generación. Debido a que las películas son tan delgadas, sin embargo, su interacción con los electrodos es inevitable.

"El pensamiento general ha sido que los electrodos de óxido desestabilizarían los dominios de cierre de flujo. Sin embargo, Nuestro trabajo ha demostrado que esto ya no es cierto cuando los electrodos superior e inferior son simétricos, que físicamente tiene sentido, "dijo Yinlian Zhu, profesor del Instituto de Investigación de Metales de la Academia China de Ciencias y coautor del artículo.

Zhu y sus colegas utilizaron dos tipos de electrodos de óxido:uno basado en rutenato de estroncio, el otro a base de manganita de estroncio de lantano, elegidos como electrodos de óxido debido a sus estructuras similares de perovskita, que funcionan bien en el crecimiento de películas capa por capa. Estudiaron cómo estos electrodos influían en la formación de FCD en películas delgadas a base de óxido de perovskita de PbTiO3 (PTO) depositadas sobre sustratos de óxido de escandio de gadolinio (GSO).

Los estudios previos del equipo de investigación indicaron que los dominios de cierre de flujo se pueden estabilizar en películas ferroeléctricas deformadas en las que la deformación juega un papel crítico en la formación de dominios de cierre de flujo. tales como sistemas de titanato de estroncio / PTO multicapa cultivados en sustratos basados ​​en GSO (específicamente GdScO3).

Basado en sus estudios previos, en consecuencia, los investigadores anticiparon que un fenómeno similar también podría ocurrir en los sistemas de PTO / electrodos. Luego cultivaron películas de PTO intercaladas entre electrodos de óxido simétricos en sustratos de OSG utilizando deposición de láser pulsado.

Descubrieron que las matrices FCD periódicas se pueden estabilizar en películas PTO cuando los electrodos superior e inferior son simétricos, mientras que los dominios de corriente alterna aparecen cuando se aplican electrodos asimétricos.

"Crecimos con éxito películas delgadas ferroeléctricas con electrodos de óxido simétricos en los que los dominios de cierre de flujo y sus matrices periódicas claramente existen, ", Dijo Zhu." Nuestro trabajo arroja luz sobre la comprensión de la naturaleza de los dominios de cierre de flujo en ferroeléctricos. Esperamos que abra posibilidades de investigación en la evolución de estas estructuras bajo campos eléctricos externos ".