Imágenes SPM de la superficie (110) de h-HoMnO3 escindido. (arriba) Imagen PFM que muestra dominios ferroeléctricos en el plano (orientados verticalmente, flechas rojas). (abajo) imagen cAFM que muestra una conducción mejorada a lo largo de las paredes del dominio de cola a cola; las imágenes tienen 4 micrones por lado.
(PhysOrg.com) - Los usuarios de las instalaciones de la Universidad de Rutgers junto con el Grupo de Dispositivos y Materiales Electrónicos y Magnéticos del Centro de Materiales a Nanoescala han identificado láminas bidimensionales de carga formadas en los límites de los dominios ferroeléctricos en un material multiferroico.
Estas hojas cargadas bidimensionales no están sujetas por defectos inestables, dopantes químicos, o interfaz estructural, pero se forman naturalmente como subproductos inevitables de vórtices topológicos. Este descubrimiento es un paso importante en la comprensión de las propiedades semiconductoras de los dominios y las paredes de los dominios en ferroeléctricos de brecha pequeña.
También sugiere una plataforma nueva y natural para explorar el transporte de portadores de carga confinados en interfaces o superficies, que es uno de los principales campos de juego en la física de la materia condensada para los fenómenos emergentes.
El equipo se centró en HoMnO hexagonal 3 , que es un material multiferroico donde el antiferromagnetismo y la ferroelectricidad coexisten y, lo que es más intrigante, magnético, eléctrico, y las fuerzas mecánicas se pueden acoplar entre sí. Para medir estas diversas propiedades del material simultáneamente y en escalas de longitud nanométrica, los investigadores utilizaron microscopía de fuerza atómica conductora in situ (cAFM), microscopía de fuerza de respuesta piezoeléctrica (PFM), y microscopía de fuerza con sonda Kelvin (KPFM) a bajas temperaturas.
Los resultados demuestran que los defectos topológicos se pueden aprovechar para estabilizar paredes de dominio cargadas de 180 grados en multiferroics, abriendo oportunidades para un nuevo tipo de canal de conducción a nanoescala en dispositivos multifuncionales. Las paredes de dominio ferroeléctrico cargadas pueden proporcionar nuevas plataformas para crear un gas electrónico bidimensional correlacionado sin dopaje químico.
