研究人员将单晶BFO集成到硅芯片上，打开智能设备门

北卡罗莱纳州立大学的研究人员首次将一种名为BFO的材料作为单晶集成到硅芯片上，为新一代多功能智能设备打开了大门。

BFO具有铁磁性和铁电性能，这意味着它可以通过通过材料运行电流而磁化。BFO的潜在应用包括新的磁存储器件，智能传感器和熔点技术。

将BFO作为单晶集成到硅衬底中，通过限制从BFO“泄漏”到衬底的电荷量，BFO效率更高。

“这项工作意味着我们现在可以着眼于开发智能设备，能够更快地感知、操作和响应数据，因为这一切都发生在一个芯片上——数据不需要转移到其他地方，”Jay Narayan博士说。约翰·c·范(John C. Fan)，北卡罗莱纳州立大学材料科学与工程特聘讲座教授，论文资深作者。

研究人员还发现，它们可以用短至四个伏特切换BFO磁场的极性，这与现有集成电路所需的电压相当。这是开发功能技术的关键，因为较高的电压和字段是不切实际的并且使用更多能量，这可能会损坏和扰乱电子功能。

同样，研究人员发现，低强度，外部磁场 - 在300奥斯特，磁场强度单位 - 也可以切换BFO的极性。这是显着的，因为外部磁场不会在BFO中产生热量，这对于某些应用可能是重要的。

本文，“外延Bifeo的界面磁_3.-la._0．7SR._0．3mno._3.Si（100）上集成的异质结构，“在线发布纳米快报。本文的领导作者是国家研究委员会（NRC）博士后研究人员S. S. RAO博士。共同作者包括NC州的材料工程辅助教授John Prater博士;范吴和C.T. Shelton，Ph.D.学生在NC州;南·保罗马里亚博士，南部国家材料科学与工程教授。

该研究得到了NRC和美国陆军研究办公室补助号W911NF-04-D-0003的支持。

- 船员 -

编辑注：研究摘要跟随。

“外延Bifeo中的界面磁_3.-la._0．7SR._0．3mno._3.在Si（100）上集成的异质结构“

作者:饶士生，J.T. Prater，范武，C.T. Shelton, j.p。北卡罗莱纳州立大学的玛丽亚和杰伊·纳拉扬

发表2013年11月7日纳米快报

抽象的：我们报道了铁电-反铁磁(AFM) BiFeO的异质外延生长_3.（BFO）在铁磁性洛杉矶_0．7SR._0．3mno._3.（LSMO），通过域匹配的外延范式使用脉冲​​激光沉积在Si（100）上。通过引入SRTIO外延层，在Si（100）上外延生长BFO / LSMO薄膜_3./ mgo /锡。X射线衍射，扫描电子显微镜，高分辨率透射电子显微镜，X射线照片吸收光谱和原子力显微镜被用来完全表征样品。此外，我们研究了这五层异质结构的磁性行为，其中D层^5.系统（FE.³⁺）在FE-AFM中表现出BFO在界面上外延地连接到多价过渡金属离子，例如Mn³⁺/ mn.⁴⁺在lsmo。温度和磁场相关的磁化测量揭示了磁矩的意外增强和源自BFO / LSMO接口的改善的磁滞直列度。当与正场冷却相比，当场冷极性为负时，我们观察到HEB的更强的温度依赖性。我们认为，磁矩和磁耦合的这种增强可能与在界面的电子轨道重建和轨道和旋转自由度之间的复杂相互作用直接相关，类似于先前在文献中报道的内容。未来的工作将涉及线性偏振的X射线吸收测量来证明这一假设。该工作代表了实现与Si（100）集成的磁电子器件的开始步骤。