多铁超晶格中极涡-反涡对阵列的出现

《Advanced Materials》：Emergence of Polar Vortex-Antivortex Pair Arrays in Multiferroic Superlattices

铁电超晶格中通过原子级工程调控BiFeO3层间距实现4.5nm周期极化涡旋-反涡旋对阵列，该结构兼具高温稳定性（>室温）和电场可逆性，为高密度低功耗存储器提供新范式。

　　

摘要

铁电拓扑结构因其纳米级尺寸和外部电场的可调性而备受关注，正成为大数据时代高密度、低功耗存储设备的首选候选者。虽然诸如涡旋、磁通闭合域、中心型域、斯格明子（skyrmions）和梅龙（merons）等极性结构已被广泛研究，但反涡旋（antivortices）的研究仍相对滞后。在本研究中，通过结合实验和理论分析，我们在多铁性-电介质超晶格中发现了稳定的极性涡旋-反涡旋对阵列。这一成果得益于具有对角线自发极化的低对称性BiFeO₃材料。通过原子级工程精确调控BiFeO₃层的结构，我们实现了小至4.5纳米的周期性。这些阵列表现出卓越的热稳定性，在室温以上仍能保持结构完整性，并且在施加电场时可实现可逆的极化切换。此外，畴壁配置对电介质层厚度的敏感性进一步增强了其可调性。这些发现不仅扩展了铁电拓扑的应用范围，还为实际应用中利用反涡旋提供了灵活的平台，为下一代超高密度、低功耗存储技术的发展奠定了基础。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。