回顾未来的多铁材料，低能量数据存储| ARC未来低能量电子技术卓越中心

联合第一作者，FLEET博士候选人Stuart Burns(新南威尔士大学)

新南威尔士大学的一项新研究全面回顾了多铁性材料铋铁氧体(BiFeO)的磁性结构_3.-拍频振荡器)。

该综述推进了FLEET对低能电子器件的研究，汇集了BFO薄膜磁序的当前知识，并为研究人员提供了一个坚实的平台，以进一步开发低能磁电存储器中的这种材料。

BFO的独特之处在于它在室温下同时显示磁性和电子排序(即“多铁性”)，允许在数据存储设备中进行低能量切换。

多铁性是具有多个“顺序参数”的材料。

例如，一种磁性材料显示磁秩序你可以想象这种材料是由许多排列整齐的小磁铁组成的。

自旋(磁序)在多铁质材料铋铁氧体“循环”通过晶体，提供了潜在的应用在新兴电子领域，如磁元学

部分材料展示电子订单-一种被称为铁电性的性质-可以被认为是磁性的电等效物。

在铁电材料中，一些原子带正电，另一些原子带负电，这些原子在材料中的排列方式决定了材料中电荷的特定顺序。

在自然界中，一小部分已知材料同时具有磁性和铁电性(如BFO的情况)，因此被称为多铁性材料。

多铁性材料中磁电顺序和铁电顺序之间的耦合揭示了有趣的物理学，并为节能电子产品(例如非易失性存储设备)等应用开辟了道路。

FLEET的研究重点是这种材料作为开关机制的潜在用途。

铁电材料可以被认为是电学上的永久磁铁，具有自发极化。这种极化可以通过电场进行切换。

传统硬盘上的数据存储依赖于切换每个位的磁状态:从0到1，再到0。但它需要相对大量的能量来产生完成这一任务所需的磁场。

在“多铁存储器”中，磁序和铁电序之间的耦合可以允许位元状态的“翻转”电场，而不是磁场。

电场产生的能量成本比磁场低得多，因此多铁存储器将是超低能量电子产品的重大胜利，这是FLEET的一个关键目标。

铋铁氧体(BFO)在多铁氧体中是独一无二的:它的磁性和铁电性可以持续到室温。大多数多铁性材料只有在远低于室温的情况下才表现出这两种顺序参数，这使得它们在低能量电子设备中不切实际。

(如果冷却系统所消耗的能量比运行所节省的能量还要多，那么设计低能耗电子产品就没有意义了。)

合著者Dan Sando博士正在为新南威尔士大学的研究准备材料

新南威尔士大学的新研究综述了铋铁氧体的磁性结构;特别是，当它在衬底上生长为薄单晶层时。

本文研究了BFO复杂的磁序，以及用于探测和帮助理解它的许多不同的实验工具。

多铁性是一个具有挑战性的话题。例如，对于试图进入该领域的研究人员来说，很难从任何一份参考文献中获得BFO磁性的全图。

“所以，我们决定把它写下来，”丹尼尔·桑多博士说。“我们处于这样做的完美位置，因为我们头脑中有所有的信息，斯图尔特写了一个文献综述章节，我们有必要的物理背景，以教程式的方式解释重要的概念。”

其结果是一篇全面、完整和详细的综述文章，将引起研究人员的极大关注，并将作为许多有用的参考。

联合主要作者Stuart Burns博士解释了多铁性领域的新研究人员将从这篇文章中获得什么:

“我们将这篇评论构建为一个自己构建实验的入门包:读者将通过BFO的年表，可以利用的技术选择(以及每种技术的优点和缺陷)以及各种有趣的方法来修改物理。有了这些部件，实验人员将知道会发生什么，并可以专注于设计新的低能耗设备和内存架构。”

联合主要作者FLEET博士生Oliver Paull(新南威尔士大学)

另一位主要作者Oliver Paull说:“我们希望我们领域的其他研究人员将利用这项工作来训练他们的学生，学习材料的细微差别，并拥有一篇包含所有相关参考文献的一站式参考文章——后者本身就是一项极有价值的贡献。”

纳吉·瓦拉诺尔教授补充说:“这篇论文最令人满意的地方是它作为教科书章节的风格。我们已经千方百计了!”

讨论论文包括将BFO纳入使用铁电性和磁性之间交叉耦合的功能器件中，以及非常新的领域，如反铁磁自旋电子学，其中电子自旋的量子力学性质可以用于处理信息。

舰队CI教授Nagy Valanoor(新南威尔士大学)

Nagarajan (' Nagy ') Valanoor在新南威尔士大学悉尼分校的团队全面研究了BFO和其他铁材料，在相关研究中获得了广泛的赞赏，并取得了重大进展。

该团队合成铁电和铁磁异质结构和新型拓扑氧化物，用于其他FLEET研究人员寻求低能晶体管，在该中心研究主题1而且使能技术A。

FLEET(未来低能耗电子技术中心)是澳大利亚研究委员会的卓越中心，汇集了100多名研究人员，寻求开发超低能耗电子产品，以应对计算中能源使用的挑战，计算已经消耗了全球8%的电力，并且每十年翻一番。

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