Skyrmion nanodomains in ferroelectric-antiferroelectric solid solutions

空中骑兵 铁电性 反铁电性 材料科学 凝聚态物理 相图 偶极子 电介质 结晶学 超晶格 相(物质) 物理 光电子学 化学 量子力学
作者
Zheng Wen,Weijie Zheng,Xingyue Ma,Zhentao Pang,Yifeng Ren,Hongying Chen,Jibo Xu,Chunyan Zheng,jianyi liu,Xiaohui Liu,Yu Deng,Yuefeng Nie,Di Wu,L. Bellaïche,Yurong Yang
出处
期刊:Research Square 被引量:1
标识
DOI:10.21203/rs.3.rs-4974759/v1
摘要

Abstract Polar skyrmions have demonstrated rich physics and exotic properties for developing novel functionalities in the next-generation nanoelectronics. However, to date, skyrmion nanodomains exist only in a few material systems, such as ferroelectric/dielectric superlattices, free-stranding PbTiO3/SrTiO3 epitaxial bilayers, and ultrathin Pb(Zr,Ti)O3/SrTiO3/Pb(Zr,Ti)O3 sandwiches. These heterostructures are fabricated with elaborately designed boundary conditions to meet the delicate energy balance for stabilizing the topological phases. This critical requirement limits broad applications of skyrmions in electronic devices. Here, we show widespread skyrmion nanodomains in ferroelectric-antiferroelectric solid solutions, which are composed of ferroelectric PbTiO3 and one of antiferroelectric PbSnO3 [Pb(Ti1-x,Snx)O3], PbHfO3 [Pb(Ti1-x,Hfx)O3], and PbZrO3 [Pb(Ti1-x,Zrx)O3], respectively. The skyrmionic textures are formed by engineering the dipole-dipole and antiferrodistortive-dipole couplings in the competition between ferroelectric and antiferroelectric polar orderings, which allows the stabilization of topological phases in both bulk and film forms. A phase diagram is built for ceramics of the three series of solid solutions, revealing composition-dependent domain configurations and stabilization regions of the skyrmion nanodomains. In addition, the non-trivial domains also exhibit improved switching characters, reversible writing/erasure, and long-term retention for electrical manipulation of polar configurations. These findings open a new avenue for the investigation and exploitation of polar skyrmions in ferroelectric-based materials, providing opportunities in topological electronics.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
purejun发布了新的文献求助10
刚刚
刚刚
安南完成签到,获得积分10
刚刚
震动的葶发布了新的文献求助10
1秒前
超级如风完成签到,获得积分10
2秒前
华仔应助nemo711采纳,获得30
2秒前
Rqbnicsp完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
共享精神应助葛优采纳,获得10
3秒前
小葵完成签到,获得积分10
4秒前
听云完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
易北完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
猫猫侠完成签到 ,获得积分10
5秒前
春酒完成签到,获得积分10
5秒前
popo就是康安叽完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
脑洞疼应助315947采纳,获得10
5秒前
X519664508完成签到,获得积分0
6秒前
yi完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
yu完成签到,获得积分10
7秒前
大模型应助Scrow采纳,获得30
7秒前
华仔应助gurdeva采纳,获得10
7秒前
无极微光应助zdl采纳,获得20
7秒前
7秒前
李健应助赵伟豪采纳,获得10
7秒前
文艺友绿完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
8秒前
9秒前
隐形曼青应助skt采纳,获得30
9秒前
哇啦啦发布了新的文献求助10
9秒前
刘旭晴完成签到,获得积分10
10秒前
小月亮发布了新的文献求助10
10秒前
10秒前
Enyu完成签到 ,获得积分10
10秒前
乐乐应助周慧婷采纳,获得10
11秒前
虚心的雨莲完成签到,获得积分10
11秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
The Organometallic Chemistry of the Transition Metals 800
Chemistry and Physics of Carbon Volume 18 800
The Organometallic Chemistry of the Transition Metals 800
The formation of Australian attitudes towards China, 1918-1941 640
Signals, Systems, and Signal Processing 610
全相对论原子结构与含时波包动力学的理论研究--清华大学 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6442770
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8256642
关于积分的说明 17583261
捐赠科研通 5501353
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2900675
邀请新用户注册赠送积分活动 1877632
关于科研通互助平台的介绍 1717328