Файл: За последнее десятилетие на доменных границах в объемных мультиферроидных системах было обнаружено множество новых и интересных корреляционных явлений.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.11.2023
Просмотров: 20
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
могут быть легко индуцированы и стабилизированы, согласуется с моделью на рисунке 5(а).
В циклоидальных магнитах MnWO4 и Mn0.95Co0.05WO4 наблюдалось спонтанное образование доменных стенок в конфигурации "голова к голове" и "хвост к хвосту". Самое примечательное, что магнитные поля можно использовать для управления конфигурацией доменной стенки в рамках детерминированного и полностью обратимого процесса. В МФ фазе МнСоВО4, например, Р поворачивается от оси б к а когда приложено магнитное поле Н, параллельное б. Это вращение влияет на состояние заряда на доменных стенках, а их расположение определяется свойствами магнитной стенки, как показано на рис. 6. Темные линии отражают положение доменной стенки под углом 180
В заключение следует отметить, что исследования доменных стенок в мультиферросистемах все еще находятся на ранней стадии. Однако захватывающие открытия, которые постоянно делаются, поразительно демонстрируют огромный потенциал. С нынешней точки зрения, будущее за доменными стенами, которые демонстрируют неразрывно связанные электростатические функции и функциональность, управляемую вращением. Благодаря своей гибридной природе такие стены могут служить действительно многофункциональными квази-2D объектами,
предлагая беспрецедентные степени свободы для разработки нанотехнологий следующего поколения
Названия всех рисунков:
1 – Схематическая иллюстрация конфигураций заряженной и нейтральной сегнетоэлектрических доменных стенок. В зависимости от ориентации спонтанной поляризации P (обозначена черными стрелками) относительно доменной стенки (черная сплошная линия) могут возникать положительно или отрицательно заряженные состояния с плотностью связанных зарядов (+ или −), масштабируемой как 2Pcos(α). Здесь α представляет собой угол между локальной нормалью к стенке и направлением P.
2 – Заряженные сегнетоэлектрические доменные стенки в h-RMnO3. (а) Изображение сегнетоэлектрической доменной структуры в h-ErMnO3 в плоскости PFM, показывающее характерную шестикратную точку соединения. На вставке представлены данные cAFM, показывающие, что сегнетоэлектрические стенки могут обладать различными свойствами электронной проводимости. (b) Сканирование cAFM, показывающее подавленную проводимость на стенках "голова к голове" (темное), проводящие стенки "хвост к хвосту" (светлое), а также непрерывную прогрессию между этими двумя состояниями в зависимости от ориентации доменной стенки. (c) Широкоугольное кольцевое изображение в темном поле доменной стенки "хвост к хвосту" в h-TmMnO3, демонстрирующее ступенчатую природу сегнетоэлектрических доменных стенок в атомном масштабе. Окрашенные атомы подчеркивают смещение ионов редкоземельных элементов в доменах +P (вверх-вверх-вниз) и −P (вниз-вниз-вверх). (d) Иллюстрация взаимосвязи между атомными структурами доменной стенки (красная пунктирная линия), усредненная стенка, исследованная cAFM (серая линия), и локальный угол ориентации доменной стенки α.
3 – Свойства магнитной доменной стенки в h-RMnO3. (а) Сосуществующие доменные состояния в h-YMnO3, визуализированные с помощью оптического SHG. Светлые и темные области соответствуют областям с различной ориентацией параметров порядка (электрическая: ∼P, магнитная ∼ℓ), закодированным + или - на эскизе. ((b) Изображение PFM при комнатной температуре ее MnO3 с P, направленным вне плоскости. Красный и синий цвета указывают на домены с поляризацией вверх и вниз (c) Данные MFM, полученные в том же показанном положении образца в (б) показано, что сегнетоэлектрические доменные стенки развивают суммарный магнитный момент при низкой температуре, чередуясь между верхним (белым) и нижним (черным) состояниями.
4 – Данные с пространственным разрешением, полученные на объемных образцах BiFeO3 и LuFe2O4. (а) Сегнетоэлектрические домены противоположной поляризации (темные и светлые области) в монокристалле BiFeO3, полученные с помощью поляризованной оптической микроскопии. (b) Изображение PFM (амплитуда), показывающее плотный рисунок сегнетоэлектрических доменных стенок в поверхностном слое монокристалла BiFeO3. Красная стрелка указывает на положение сегнетоэлектрической доменной стенки в нижележащем объеме, что также проявляется в рисунке поверхностного слоя. (c) EFM и (d) MFM-изображение электрической и магнитной доменной структуры в LuFe2O4, записанное при 100K
5 – Доменные стенки в o-DyMnO3. (а) Расчетная структура доменной стенки под углом 90°. Расчет предсказывает предпочтительную ориентацию доменной стенки параллельно плоскости bc системы. (b) Сегнетоэлектрические доменные стенки, индуцированные рентгеновским лучом под углом 180° "голова к голове" и "хвост к хвосту" в мультиферроичной фазе o-DyMnO3. Цифры указывают на пятна, которые подвергались интенсивному рентгеновскому освещению для записи доменов. (c) Эскиз, иллюстрирующий изменение поляризации на 180° на доменных стенках в (b)
6 – Управляемый магнитным полем контроль состояния заряда на доменных стенках в Mn0.95Co0.05WO4. (а) Изображение SHG, показывающее положение сегнетоэлектрической доменной стенки бок о бок (темная линия) с разрешением около 1 мкм (T = 5 K). Эскиз с правой стороны визуализирует соответствующую ориентацию электрических диполей в соседних областях. (b) Приложение магнитного поля (H ||b) преобразует боковую стенку в доменную стенку "голова к голове" (или "хвост к хвосту"). (c) и (d) Рассчитанная переориентация поляризации поперек доменной стенки в (a) и (b).
В циклоидальных магнитах MnWO4 и Mn0.95Co0.05WO4 наблюдалось спонтанное образование доменных стенок в конфигурации "голова к голове" и "хвост к хвосту". Самое примечательное, что магнитные поля можно использовать для управления конфигурацией доменной стенки в рамках детерминированного и полностью обратимого процесса. В МФ фазе МнСоВО4, например, Р поворачивается от оси б к а когда приложено магнитное поле Н, параллельное б. Это вращение влияет на состояние заряда на доменных стенках, а их расположение определяется свойствами магнитной стенки, как показано на рис. 6. Темные линии отражают положение доменной стенки под углом 180
В заключение следует отметить, что исследования доменных стенок в мультиферросистемах все еще находятся на ранней стадии. Однако захватывающие открытия, которые постоянно делаются, поразительно демонстрируют огромный потенциал. С нынешней точки зрения, будущее за доменными стенами, которые демонстрируют неразрывно связанные электростатические функции и функциональность, управляемую вращением. Благодаря своей гибридной природе такие стены могут служить действительно многофункциональными квази-2D объектами,
предлагая беспрецедентные степени свободы для разработки нанотехнологий следующего поколения
Названия всех рисунков:
1 – Схематическая иллюстрация конфигураций заряженной и нейтральной сегнетоэлектрических доменных стенок. В зависимости от ориентации спонтанной поляризации P (обозначена черными стрелками) относительно доменной стенки (черная сплошная линия) могут возникать положительно или отрицательно заряженные состояния с плотностью связанных зарядов (+ или −), масштабируемой как 2Pcos(α). Здесь α представляет собой угол между локальной нормалью к стенке и направлением P.
2 – Заряженные сегнетоэлектрические доменные стенки в h-RMnO3. (а) Изображение сегнетоэлектрической доменной структуры в h-ErMnO3 в плоскости PFM, показывающее характерную шестикратную точку соединения. На вставке представлены данные cAFM, показывающие, что сегнетоэлектрические стенки могут обладать различными свойствами электронной проводимости. (b) Сканирование cAFM, показывающее подавленную проводимость на стенках "голова к голове" (темное), проводящие стенки "хвост к хвосту" (светлое), а также непрерывную прогрессию между этими двумя состояниями в зависимости от ориентации доменной стенки. (c) Широкоугольное кольцевое изображение в темном поле доменной стенки "хвост к хвосту" в h-TmMnO3, демонстрирующее ступенчатую природу сегнетоэлектрических доменных стенок в атомном масштабе. Окрашенные атомы подчеркивают смещение ионов редкоземельных элементов в доменах +P (вверх-вверх-вниз) и −P (вниз-вниз-вверх). (d) Иллюстрация взаимосвязи между атомными структурами доменной стенки (красная пунктирная линия), усредненная стенка, исследованная cAFM (серая линия), и локальный угол ориентации доменной стенки α.
3 – Свойства магнитной доменной стенки в h-RMnO3. (а) Сосуществующие доменные состояния в h-YMnO3, визуализированные с помощью оптического SHG. Светлые и темные области соответствуют областям с различной ориентацией параметров порядка (электрическая: ∼P, магнитная ∼ℓ), закодированным + или - на эскизе. ((b) Изображение PFM при комнатной температуре ее MnO3 с P, направленным вне плоскости. Красный и синий цвета указывают на домены с поляризацией вверх и вниз (c) Данные MFM, полученные в том же показанном положении образца в (б) показано, что сегнетоэлектрические доменные стенки развивают суммарный магнитный момент при низкой температуре, чередуясь между верхним (белым) и нижним (черным) состояниями.
4 – Данные с пространственным разрешением, полученные на объемных образцах BiFeO3 и LuFe2O4. (а) Сегнетоэлектрические домены противоположной поляризации (темные и светлые области) в монокристалле BiFeO3, полученные с помощью поляризованной оптической микроскопии. (b) Изображение PFM (амплитуда), показывающее плотный рисунок сегнетоэлектрических доменных стенок в поверхностном слое монокристалла BiFeO3. Красная стрелка указывает на положение сегнетоэлектрической доменной стенки в нижележащем объеме, что также проявляется в рисунке поверхностного слоя. (c) EFM и (d) MFM-изображение электрической и магнитной доменной структуры в LuFe2O4, записанное при 100K
5 – Доменные стенки в o-DyMnO3. (а) Расчетная структура доменной стенки под углом 90°. Расчет предсказывает предпочтительную ориентацию доменной стенки параллельно плоскости bc системы. (b) Сегнетоэлектрические доменные стенки, индуцированные рентгеновским лучом под углом 180° "голова к голове" и "хвост к хвосту" в мультиферроичной фазе o-DyMnO3. Цифры указывают на пятна, которые подвергались интенсивному рентгеновскому освещению для записи доменов. (c) Эскиз, иллюстрирующий изменение поляризации на 180° на доменных стенках в (b)
6 – Управляемый магнитным полем контроль состояния заряда на доменных стенках в Mn0.95Co0.05WO4. (а) Изображение SHG, показывающее положение сегнетоэлектрической доменной стенки бок о бок (темная линия) с разрешением около 1 мкм (T = 5 K). Эскиз с правой стороны визуализирует соответствующую ориентацию электрических диполей в соседних областях. (b) Приложение магнитного поля (H ||b) преобразует боковую стенку в доменную стенку "голова к голове" (или "хвост к хвосту"). (c) и (d) Рассчитанная переориентация поляризации поперек доменной стенки в (a) и (b).