實現未來的低能耗數據存儲

新南威爾士大學的一項新研究全面審查了多鐵性材料鉍鐵氧體(BiFeO3-BFO)的磁性結構。該評論推動了FLEET對低能電子學的探索，匯集了有關BFO薄膜中磁序的最新知識，并為研究人員提供了堅實的平臺，可進一步開發低能磁電存儲器中的這種材料。BFO的獨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”)，從而允許在數據存儲設備中進行低能耗切換。

Multiferroics：磁和電子組合訂購可實現低能耗數據存儲

多鐵性材料是具有多個“階參數”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)，可以認為是電磁的當量。

在鐵電材料中，一些原子帶正電，另一些原子帶負電，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，并為諸如節能型電子設備等應用(例如非易失性存儲設備)開辟了道路。

FLEET的研究集中于這種材料作為轉換機制的潛在用途。

傳統硬盤上的數據存儲依賴于切換每個位的磁性狀態：從零到一，再到零。但是，產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”位的狀態。

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

合著者Dan Sando博士正在為UNSW的研究準備材料。信用：FLEET

BFO：一種獨特的多鐵性材料

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

(設計低能耗的電子設備沒有必要花很多錢才能冷卻系統，而不是節省運營成本。)

新南威爾士大學的新研究回顧了鉍鐵氧體的磁性結構。特別是當它在基板上生長成薄的單晶層時。

本文研究了BFO的復雜磁階，以及用于探測和幫助理解它的許多不同實驗工具。

多鐵是一個具有挑戰性的話題。例如，對于試圖進入該領域的研究人員而言，很難從任何參考文獻中全面了解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，因為我們掌握了所有信息，Stuart撰寫了一篇文獻綜述章節，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。”

結果是一篇全面，完整和詳細的評論文章，將引起研究人員的極大關注，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域的新研究人員將從本文中獲得什么：

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

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

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

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