新南威爾士大學(xué)的一項新研究全面審查了多鐵性材料鉍鐵氧體(BiFeO3-BFO)的磁性結(jié)構(gòu)。該評論推動了FLEET對低能電子學(xué)的探索，匯集了有關(guān)BFO薄膜中磁序的最新知識，并為研究人員提供了堅實(shí)的平臺，可進(jìn)一步開發(fā)低能磁電存儲器中的這種材料。BFO的獨(dú)特之處在于它在室溫下同時顯示電磁和電子有序(即“多鐵性”)，從而允許在數(shù)據(jù)存儲設(shè)備中進(jìn)行低能耗切換。

Multiferroics：磁和電子組合訂購可實(shí)現(xiàn)低能耗數(shù)據(jù)存儲

多鐵性材料是具有多個“階參數(shù)”的材料。

例如，磁性材料顯示出磁性順序：您可以想象該材料由許多排列整齊(有序)的微小磁體組成。

一些材料顯示出電子順序(一種稱為鐵電的性質(zhì))，可以認(rèn)為是電磁的當(dāng)量。

在鐵電材料中，一些原子帶正電，另一些原子帶負(fù)電，這些原子在材料中的排列方式使材料中的電荷具有特定順序。

實(shí)際上，一小部分已知材料同時具有磁序和鐵電序(如BFO的情況)，因此被稱為多鐵性材料。

多鐵性材料中磁和鐵電順序之間的耦合打開了有趣的物理學(xué)，并為諸如節(jié)能型電子設(shè)備等應(yīng)用(例如非易失性存儲設(shè)備)開辟了道路。

FLEET的研究集中于這種材料作為轉(zhuǎn)換機(jī)制的潛在用途。

傳統(tǒng)硬盤上的數(shù)據(jù)存儲依賴于切換每個位的磁性狀態(tài)：從零到一，再到零。但是，產(chǎn)生完成該過程所需的磁場需要相對大量的能量。

在“多鐵性存儲器”中，磁和鐵電順序之間的耦合可能允許通過電場而不是磁場來“翻轉(zhuǎn)”位的狀態(tài)。

電場產(chǎn)生的能量要比磁場產(chǎn)生的能量要少得多，因此多鐵磁存儲器將成為超低能耗電子產(chǎn)品的重大勝利，這是FLEET的主要目標(biāo)。

合著者Dan Sando博士正在為UNSW的研究準(zhǔn)備材料。信用：FLEET

BFO：一種獨(dú)特的多鐵性材料

鉍鐵氧體(BFO)在多鐵體中是獨(dú)特的：其磁性和鐵電體在室溫下都可以持久存在。大多數(shù)多鐵氧體僅在遠(yuǎn)低于室溫的溫度下才顯示兩個階次參數(shù)，因此對于低能耗電子設(shè)備來說，這是不切實(shí)際的。

(設(shè)計低能耗的電子設(shè)備沒有必要花很多錢才能冷卻系統(tǒng)，而不是節(jié)省運(yùn)營成本。)

新南威爾士大學(xué)的新研究回顧了鉍鐵氧體的磁性結(jié)構(gòu)。特別是當(dāng)它在基板上生長成薄的單晶層時。

本文研究了BFO的復(fù)雜磁階，以及用于探測和幫助理解它的許多不同實(shí)驗(yàn)工具。

多鐵是一個具有挑戰(zhàn)性的話題。例如，對于試圖進(jìn)入該領(lǐng)域的研究人員而言，很難從任何參考文獻(xiàn)中全面了解BFO的磁性。

“所以，我們決定編寫它。”丹尼爾·桑多博士說。“我們處于最佳位置，因?yàn)槲覀冋莆樟怂行畔ⅲ琒tuart撰寫了一篇文獻(xiàn)綜述章節(jié)，并且我們擁有必要的物理背景知識，以教程式的方式解釋了重要概念。”

結(jié)果是一篇全面，完整和詳細(xì)的評論文章，將引起研究人員的極大關(guān)注，并將為許多人提供有用的參考。

共同首席作者Stuart Burns博士解釋了多鐵性材料領(lǐng)域的新研究人員將從本文中獲得什么：

“我們將審查的內(nèi)容構(gòu)建為您自己的實(shí)驗(yàn)入門包：讀者將通過BFO的時間順序，選擇的各種使用技術(shù)(以及每種方法的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn))以及各種有趣的方式來修改物理學(xué)通過這些步驟，實(shí)驗(yàn)人員將知道期望什么，并且可以專注于設(shè)計新的低能耗設(shè)備和存儲器架構(gòu)。”

另一位主要作者奧利弗·保爾(Oliver Paull)說：“我們希望本領(lǐng)域的其他研究人員將利用這項工作來培訓(xùn)學(xué)生，學(xué)習(xí)材料的細(xì)微差別，并提供一站式參考文章，其中包含所有相關(guān)參考文獻(xiàn)，后者本身就是極其寶貴的貢獻(xiàn)。”

納吉·瓦拉諾爾(Nagy Valanoor)教授補(bǔ)充說：“本文最充實(shí)的方面是它作為教科書章節(jié)的風(fēng)格。我們不遺余力!”

討論文件包括將BFO結(jié)合到使用鐵電和磁性之間的交叉耦合的功能器件中，以及非常新的領(lǐng)域，例如反鐵磁自旋電子學(xué)，其中電子自旋的量子力學(xué)性質(zhì)可用于處理信息。