Imagens SPM da superfície (110) de h-HoMnO3 clivado. (topo) Imagem PFM mostrando domínios ferroelétricos no plano (orientados verticalmente, Setas vermelhas). (inferior) imagem cAFM mostrando condução aprimorada ao longo das paredes de domínio cauda-a-cauda; as imagens têm 4 mícrons de cada lado.
(PhysOrg.com) - Os usuários das instalações da Rutgers University, juntamente com o Grupo de Materiais e Dispositivos Eletrônicos e Magnéticos do Center for Nanoscale Materials, identificaram folhas bidimensionais de carga formadas nos limites dos domínios ferroelétricos em um material multiferróico.
Essas folhas bidimensionais carregadas não são fixadas por defeitos instáveis, dopantes químicos, ou interface estrutural, mas são formados naturalmente como subprodutos inevitáveis de vórtices topológicos. Esta descoberta é um passo importante na compreensão das propriedades semicondutoras dos domínios e paredes de domínio em ferroelétricos de pequeno gap.
Também sugere uma plataforma nova e natural para explorar o transporte de portadores de carga confinados em interfaces ou superfícies, que é um dos maiores playgrounds da física da matéria condensada para fenômenos emergentes.
A equipe se concentrou no hexagonal HoMnO 3 , que é um material multiferróico onde o antiferromagnetismo e a ferroeletricidade coexistem e - o mais intrigante - magnético, elétrico, e as forças mecânicas podem ser acopladas umas às outras. A fim de medir essas várias propriedades do material simultaneamente e em escalas de comprimento nanométrico, os pesquisadores usaram microscopia de força atômica condutiva in situ (cAFM), microscopia de força de resposta piezoelétrica (PFM), e microscopia de força de sonda Kelvin (KPFM) em baixas temperaturas.
Os resultados demonstram que defeitos topológicos podem ser aproveitados para estabilizar paredes de domínio carregadas de 180 graus em multiferróicos, abrindo oportunidades para um novo tipo de canal de condução em nanoescala em dispositivos multifuncionais. Paredes de domínio ferroelétrico carregadas podem fornecer novas plataformas para a criação de um gás de elétron bidimensional correlacionado sem dopagem química.
