Visualization of large-scale charged domain Walls in hexagonal manganites

铁电性 凝聚态物理 材料科学 涡流 纳米尺度 极化(电化学) 纳米技术 光电子学 物理 电介质 化学 物理化学 热力学
作者
Fei Fan,Ziyan Gao,Louis Ponet,Jing Wang,Houbing Huang,Sergey Artyukhin,Jiawang Hong,Sang‐Wook Cheong,Xueyun Wang
出处
期刊:Applied Physics Letters [American Institute of Physics]
卷期号:118 (7) 被引量:3
标识
DOI:10.1063/5.0040512
摘要

A ferroelectric charged domain wall (CDW) carries bound charges, originating from the variation of the normal components of polarization across the domain boundary, leading to a possible two-dimensional conductive interface in insulating materials. The ferroelectric CDW can be precisely created, erased, and manipulated, therefore offering an intriguing pathway toward the design of nano-devices. However, due to rather large energy costs, the size of the CDW is usually on the nanoscale. Here, taking flux-grown ferroelectric hexagonal manganites (h-RMnO3) as an example, we creatively adopted an accessible inclined polishing process to reveal the domain evolution of stripe, loop, and vortex domain patterns by depth profiling. Interestingly, we observed an unexpected large-scale straight CDW in as-grown LuMnO3 with length up to a millimeter size, which may result from the “polar catastrophe” during the flux growth. The large-scale CDW has a residual influence on the formation of the loop domain when the crystal anneals below the ferroelectric transition temperature, but completely disappears as the topological vortices emerge. The observed large-scale CDWs make h-RMnO3 a potential candidate for advanced electronic devices, leading to a panoply of desired properties.
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