鐵酸鉍多鐵性材料研究獲突破性進展
2013-08-22 07:51:35 來源：上海張江高科 瀏覽次數：0
上海超級計算中心用戶上海大學物理系任偉教授及其合作者，在多鐵性材料的物理機制研究方面取得了突破性進展，提出了對鐵電疇壁功能進行應變工程調控的重要概念。這一研究成果于近期發(fā)表在物理學界頂級學術刊物Physical Review Letters上（PRL 110, 187601, 2013)。該項目使用了上海超算中心的計算服務，并得到了863、上海市東方學者計劃、上海市曙光學者計劃、國家自然科學基金等支持。
多鐵性是指在一定溫度下物質中的鐵電、鐵磁和鐵彈性有序共存的性質，具有這種性質的物質稱為多鐵性材料。多鐵性材料的獨特性能使其不僅具有深刻的理論研究價值，也具有廣泛的實際應用前景，是未來信息存儲、傳感器件、激勵器及其自動控制的全新的候選材料。因此，多鐵性材料也成為了材料科學和凝聚態(tài)物理研究領域，繼高溫超導和龐磁電阻之后的又一熱點前沿課題。
鐵酸鉍（BiFeO3）是一種典型的多鐵性材料，具有非常大的自發(fā)鐵電極化強度和遠高于室溫的鐵電相變點和磁性相變點。在該材料中，鐵電疇及其疇壁對鐵電體的物理特性有巨大的影響，使其不僅可用于非揮發(fā)隨機存儲器和壓電器件，而且在電子輸運和光伏效應等方面也存在潛在的科學價值。
任偉教授及其合作者運用第一性原理計算研究了鐵酸鉍（BiFeO3）薄膜中71°，109°和180°三種不同類型的疇壁；發(fā)現(xiàn)這三種疇壁的能量均在BiFeO3薄膜從R相到T相轉變的臨界應變附近達到最大值。該成果預言應變將引起疇壁能的次序改變、增強面外極化以及導致疇壁內外原子結構的新變化，為納米科學、相變以及多鐵性材料等相關研究開創(chuàng)了一個新的方向，即疇壁功能的應變工程調控研究。