实现未来的低能耗数据存储

新南威尔士大学的一项新研究全面审查了多铁性材料铋铁氧体(BiFeO3-BFO)的磁性结构。该评论推动了FLEET对低能电子学的探索，汇集了有关BFO薄膜中磁序的最新知识，并为研究人员提供了坚实的平台，可进一步开发低能磁电存储器中的这种材料。BFO的独特之处在于它在室温下同时显示电磁和电子有序(即“多铁性”)，从而允许在数据存储设备中进行低能耗切换。

Multiferroics：磁和电子组合订购可实现低能耗数据存储

多铁性材料是具有多个“阶参数”的材料。

例如，磁性材料显示出磁性顺序：您可以想象该材料由许多排列整齐(有序)的微小磁体组成。

一些材料显示出电子顺序(一种称为铁电的性质)，可以认为是电磁的当量。

在铁电材料中，一些原子带正电，另一些原子带负电，这些原子在材料中的排列方式使材料中的电荷具有特定顺序。

实际上，一小部分已知材料同时具有磁序和铁电序(如BFO的情况)，因此被称为多铁性材料。

多铁性材料中磁和铁电顺序之间的耦合打开了有趣的物理学，并为诸如节能型电子设备等应用(例如非易失性存储设备)开辟了道路。

FLEET的研究集中于这种材料作为转换机制的潜在用途。

传统硬盘上的数据存储依赖于切换每个位的磁性状态：从零到一，再到零。但是，产生完成该过程所需的磁场需要相对大量的能量。

在“多铁性存储器”中，磁和铁电顺序之间的耦合可能允许通过电场而不是磁场来“翻转”位的状态。

电场产生的能量要比磁场产生的能量要少得多，因此多铁磁存储器将成为超低能耗电子产品的重大胜利，这是FLEET的主要目标。

合著者Dan Sando博士正在为UNSW的研究准备材料。信用：FLEET

BFO：一种独特的多铁性材料

铋铁氧体(BFO)在多铁体中是独特的：其磁性和铁电体在室温下都可以持久存在。大多数多铁氧体仅在远低于室温的温度下才显示两个阶次参数，因此对于低能耗电子设备来说，这是不切实际的。

(设计低能耗的电子设备没有必要花很多钱才能冷却系统，而不是节省运营成本。)

新南威尔士大学的新研究回顾了铋铁氧体的磁性结构。特别是当它在基板上生长成薄的单晶层时。

本文研究了BFO的复杂磁阶，以及用于探测和帮助理解它的许多不同实验工具。

多铁是一个具有挑战性的话题。例如，对于试图进入该领域的研究人员而言，很难从任何参考文献中全面了解BFO的磁性。

“所以，我们决定编写它。”丹尼尔·桑多博士说。“我们处于最佳位置，因为我们掌握了所有信息，Stuart撰写了一篇文献综述章节，并且我们拥有必要的物理背景知识，以教程式的方式解释了重要概念。”

结果是一篇全面，完整和详细的评论文章，将引起研究人员的极大关注，并将为许多人提供有用的参考。

共同首席作者Stuart Burns博士解释了多铁性材料领域的新研究人员将从本文中获得什么：

“我们将审查的内容构建为您自己的实验入门包：读者将通过BFO的时间顺序，选择的各种使用技术(以及每种方法的优点和缺点)以及各种有趣的方式来修改物理学通过这些步骤，实验人员将知道期望什么，并且可以专注于设计新的低能耗设备和存储器架构。”

另一位主要作者奥利弗·保尔(Oliver Paull)说：“我们希望本领域的其他研究人员将利用这项工作来培训学生，学习材料的细微差别，并提供一站式参考文章，其中包含所有相关参考文献，后者本身就是极其宝贵的贡献。”

纳吉·瓦拉诺尔(Nagy Valanoor)教授补充说：“本文最充实的方面是它作为教科书章节的风格。我们不遗余力!”

讨论文件包括将BFO结合到使用铁电和磁性之间的交叉耦合的功能器件中，以及非常新的领域，例如反铁磁自旋电子学，其中电子自旋的量子力学性质可用于处理信息。