Wetenschappers van het Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech) en Tohoku University hebben hoogwaardige GFO-epitaxiale films ontwikkeld en systematisch hun ferro-elektrische en ferromagnetische eigenschappen onderzocht. Ze demonstreerden ook de magnetocapaciteitseffecten bij kamertemperatuur van deze GFO-dunne films.

Multiferroïsche materialen vertonen magnetisch aangedreven ferro-elektriciteit. Ze hebben fascinerende eigenschappen zoals magnetische (elektrisch) veldgestuurde ferro-elektrische (ferromagnetische) eigenschappen en kunnen worden gebruikt in nieuwe technologische toepassingen zoals snelschrijven, energiebesparende, en niet-destructieve gegevensopslag. Echter, omdat multiferroiciteit typisch wordt waargenomen bij lage temperaturen, het is zeer wenselijk om multiferroïsche materialen te ontwikkelen die bij kamertemperatuur kunnen worden waargenomen.

Ga _x Fe _2-x O ₃ , of kortweg GFO, is een veelbelovend multiferroïsch materiaal bij kamertemperatuur vanwege zijn grote magnetisatie. GFO dunne films zijn al met succes vervaardigd, en hun polarisatieomschakeling bij kamertemperatuur is aangetoond. Echter, hun ferro-elektrische en ferromagnetische eigenschappen moeten worden gecontroleerd om betere magneto-elektrische eigenschappen en toepassingen van GFO-films te realiseren. Om deze eigenschappen te beheersen, het is essentieel om de relatie tussen de samenstellende samenstelling op elke kationplaats en het oorspronkelijke karakter te begrijpen.

Daarom, het onderzoeksteam onder leiding van Mitsuru Ito van Tokyo Tech wilde multiferroiciteit systematisch onderzoeken als een functie van de compositieverhouding van Ga en Fe in GFO-films. specifiek, ze bestudeerden de ferro-elektrische eigenschappen van de GFO-films met behulp van piëzoresponskrachtmicroscopie, en ontdekte dat Ga _x Fe _2-x O ₃ films met x =1 en 0,6 tonen ferro-elektriciteit bij kamertemperatuur. De piëzoresponsfase kan 180° worden omgekeerd wanneer een spanning van meer dan 4,5 V wordt aangelegd. Dit gedrag is typerend voor ferro-elektrische materialen en is een sterke indicator van de aanwezigheid van schakelbare polarisatie in de film bij kamertemperatuur.

De wetenschappers bevestigden ook het ferrimagnetisme van de films bij kamertemperatuur door middel van magnetische karakterisering. als laatste, ze waren in staat om de magnetocapaciteitseffecten bij kamertemperatuur van de GFO-films aan te tonen. Ze meldden dat door x te veranderen, het dwingende elektrische veld, dwangkracht, en verzadigde magnetismewaarden konden worden gecontroleerd. Ze toonden ook aan dat de ferro-elektrische en magnetische bereiken van GFO-type ijzeroxiden verschillen van die van de bekende kamertemperatuur multiferroïsche BiFeO ₂ en kan de verscheidenheid aan multiferroïsche materialen bij kamertemperatuur uitbreiden.