外延铁酸铋超晶格中构筑的铁电孤子
材料科学
2023-08-02 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
在铁电体中，各种自由度之间的复杂相互作用使得拓扑保护的极化织构得以凝聚。这些被称为铁电孤子的类粒子结构代表了一类新型材料，因其超小尺寸和对外部刺激的敏感性，在超越CMOS技术方面具有前景。此类极化织构在多铁性材料中鲜有报道。在此，我们报道了铁酸铋-钛酸锶超晶格中的一系列孤子拓扑结构。高分辨率压电力显微镜和Cs校正高角度环形暗场扫描透射电子显微镜揭示了一个拓扑结构动物园，平面样品的极化位移映射揭示了小至3 nm的汇聚中心和发散拓扑缺陷。相场模拟验证了其中一些拓扑结构可被归类为双子极子（bimeron），其拓扑电荷为+1和-1，而基于第一性原理的有效哈密顿量计算表明，此类结构的共存可导致非整数拓扑电荷，这是基于BiFeO3体系中首次观测到的现象。我们的结果在多铁性拓扑电子学（topotronics）中开辟了新的机遇。
引用
@article{arxiv.2209.08979,
title = {Ferroelectric Solitons Crafted in Epitaxial Bismuth Ferrite Superlattices},
author = {V. Govinden and P. R. Tong and X. Guo and Q. Zhang and S. Mantri and S. Prokhorenko and Y. Nahas and Y. Wu and L. Bellaiche and H. Tian and Z. Hong and D. Sando and V. Nagarajan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2209.08979},
year = {2023}
}