Nat Commun.：BiFeO3中受应变和电场控制的反铁磁结构

兔兔

2020-04-07

目前，反铁磁薄膜引起人们对低损耗磁电子学和自旋电子学的极大兴趣。然而，尽管可调反铁磁结构构成了功能器件的骨架，但它们在亚微米尺度上几乎是未知的。有鉴于此，巴黎萨克雷大学S. Fusil等人在多铁性BiFeO₃薄膜中成像了各种各样的反铁磁自旋结构，其可通过室温磁电耦合实现应变调谐和电场控制。

本文要点：

1）利用压电力显微镜和扫描NV磁力法研究BiFeO₃的自组织铁电结构，揭示了应变是如何稳定不同类型的非共线反铁磁态（块状和奇异自旋摆线）以及共线反铁磁结构。出乎意料的是，奇异的摆线表明存在两种非常不同的应变状态：一种处于压缩状态，另一种处于拉伸状态。结合多种扫描探针技术，提供了铁电畴与复杂的反铁磁结构之间的直接对应关系。

2）除了这些局域尺度的观测外，共振弹性X射线散射也证实了两种类型的自旋摆线的存在。电场可以使摆线从一种摆线状态切换到另一种摆线状态或从共线状态切换到摆线状态。更具体地说，研究人员现在能够根据需要用电设计单个自旋摆线，控制其在平面或薄膜平面外的传播。

这一完全掌握的磁电系统是在室温下研究可重构低功率反铁磁自旋电子或磁畴结构的理想场所。

A. Haykal, et al. Antiferromagnetic textures in BiFeO₃ controlled by strain and electric field. Nat. Commun. 2020, 11 (1), 1704.

DOI: 10.1038/s41467-020-15501-8

https://doi.org/10.1038/s41467-020-15501-8