(PhysOrg.com) -- Faciliteitgebruikers van de Rutgers University hebben samen met de Electronic &Magnetic Materials &Devices Group van het Center for Nanoscale Materials tweedimensionale ladinglagen geïdentificeerd die zijn gevormd aan de grenzen van ferro-elektrische domeinen in een multiferroïsch materiaal.

Deze tweedimensionaal geladen platen worden niet vastgepind door onstabiele defecten, chemische doteermiddelen, of structurele interface, maar worden op natuurlijke wijze gevormd als de onvermijdelijke bijproducten van topologische wervels. Deze ontdekking is een belangrijke stap in het begrijpen van de halfgeleidende eigenschappen van de domeinen en domeinwanden in ferro-elektriciteit met kleine openingen.

Het suggereert ook een nieuw en natuurlijk platform voor het verkennen van het transport van ladingsdragers die zijn beperkt tot interfaces of oppervlakken, dat is een van de belangrijkste speelterreinen in de fysica van de gecondenseerde materie voor opkomende verschijnselen.

Het team richtte zich op hexagonale HoMnO ₃ , wat een multiferroïsch materiaal is waar antiferromagnetisme en ferro-elektriciteit naast elkaar bestaan ​​en - het meest intrigerende - magnetisch, elektrisch, en mechanische krachten kunnen aan elkaar worden gekoppeld. Om deze verschillende materiaaleigenschappen gelijktijdig en op nanometer-lengteschalen te meten, de onderzoekers gebruikten in situ geleidende atoomkrachtmicroscopie (cAFM), piëzo-responskrachtmicroscopie (PFM), en Kelvin-probe force microscopie (KPFM) bij lage temperaturen.

De resultaten tonen aan dat topologische defecten kunnen worden gebruikt om geladen domeinwanden van 180 graden in multiferroïsche stoffen te stabiliseren, mogelijkheden bieden voor een nieuw soort geleidingskanaal op nanoschaal in multifunctionele apparaten. Geladen ferro-elektrische domeinwanden kunnen nieuwe platforms bieden voor het creëren van een gecorreleerd tweedimensionaal elektronengas zonder chemische dotering.