A polarização espontânea parece ser paralela ao eixo c, enquanto o magnetismo espontâneo parece ser paralelo ao eixo a. Crédito:Nenhum
Cientistas do Instituto de Tecnologia de Tóquio (Tokyo Tech) e da Universidade Tohoku desenvolveram filmes epitaxiais GFO de alta qualidade e investigaram sistematicamente suas propriedades ferroelétricas e ferromagnéticas. Eles também demonstraram os efeitos de magnetocapacitância à temperatura ambiente desses filmes finos de GFO.
Materiais multiferróicos apresentam ferroeletricidade acionada magneticamente. Eles têm propriedades fascinantes, como propriedades ferroelétricas (ferromagnéticas) controladas por campo magnético (elétrico) e podem ser usados em novas aplicações tecnológicas, como escrita rápida, economia de energia, e armazenamento de dados não destrutivo. Contudo, porque a multiferroicidade é tipicamente observada em baixas temperaturas, é altamente desejável desenvolver materiais multiferróicos que possam ser observados à temperatura ambiente.
Ga x Fe 2-x O 3 , ou GFO para breve, é um material multiferróico promissor à temperatura ambiente devido à sua grande magnetização. Os filmes finos de GFO já foram fabricados com sucesso, e sua comutação de polarização em temperatura ambiente foi demonstrada. Contudo, suas propriedades ferroelétricas e ferromagnéticas devem ser controladas para realizar melhores propriedades magnetoelétricas e aplicações de filmes GFO. Para controlar essas propriedades, é essencial entender a relação entre a composição constituinte em cada sítio de cátion e o caráter original.
Portanto, a equipe de pesquisa liderada por Mitsuru Ito na Tokyo Tech decidiu investigar sistematicamente a multiferroicidade como uma função da proporção de composição de Ga e Fe em filmes GFO. Especificamente, eles estudaram as propriedades ferroelétricas dos filmes GFO usando microscopia de força piezoresponse, e descobri que Ga x Fe 2-x O 3 filmes com x =1 e 0,6 mostram ferroeletricidade à temperatura ambiente. A fase de resposta piezoresposta pode ser revertida em 180 ° quando uma tensão de mais de 4,5 V é aplicada. Este comportamento é típico de materiais ferroelétricos e é um forte indicador da presença de polarização comutável no filme em temperatura ambiente.
Do canto superior esquerdo para a direita, x é igual a) 0, b) 0,3, c) 0,4, ed) 0,6 a 300 K. Crédito:Materiais Funcionais Avançados
Os cientistas também confirmaram o ferrimagnetismo à temperatura ambiente dos filmes por meio da caracterização magnética. Por último, eles foram capazes de demonstrar os efeitos da magnetocapacitância à temperatura ambiente dos filmes GFO. Eles relataram que mudando x, o campo elétrico coercitivo, força coercitiva, e os valores de magnetismo saturado podem ser controlados. Eles também mostraram que as faixas ferroelétricas e magnéticas dos óxidos de ferro do tipo GFO diferem daquelas do conhecido BiFeO multiferróico à temperatura ambiente. 2 e pode expandir a variedade de materiais multiferróicos à temperatura ambiente.
