用afm原子力顯微鏡觀察多鐵薄膜中的磁疇翻轉(zhuǎn)的介紹：日本的研究組制備了BFCO鈷鐵酸鉍薄膜（部分鐵原子被鈷原子置換的鐵酸鉍），能夠在室溫中自發(fā)形成面外的磁疇結(jié)構(gòu)。通過納米尺度的磁學(xué)表征和機(jī)電耦合表征，研究者證實了材料的磁疇能夠被電場翻轉(zhuǎn)。
基于磁阻效應(yīng)的隨機(jī)存取存儲器以及其它一些新型的磁學(xué)器件，有望成為快速、高密度、長壽命的數(shù)據(jù)存儲解決方案。如果可以通過電場而不是電流來控制磁場，那么此類器件的功耗將能夠被進(jìn)一步降低。然而，實現(xiàn)電場調(diào)控是非常有挑戰(zhàn)的工作。
東京工業(yè)大學(xué)和名古屋工業(yè)大學(xué)的學(xué)者通過具有鐵磁性和鐵電性的BFCO薄膜，在這一領(lǐng)域取得了進(jìn)展。薄膜在鈧酸釓基底上生長，以減小晶格失配導(dǎo)致的應(yīng)力。由此制備的單一晶相的薄膜在室溫下具有自發(fā)形成的面外磁疇。
利用原子力顯微鏡的磁學(xué)表征和機(jī)電耦合表征技術(shù)，研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)了材料的面外磁疇方向可以被電場方向所調(diào)控，而不需要施加電流。這表明材料的電疇和磁疇之間存在顯著的耦合作用。
這項發(fā)現(xiàn)將有助于開發(fā)具有低功耗的MRAM及其它非易失性磁存儲器件。
相關(guān)技術(shù)介紹：
材料局部的機(jī)電耦合性質(zhì)通過afm原子力顯微鏡的壓電力顯微術(shù)（PFM）獲得。PFM測試采用了Asylum Research的技術(shù)，“雙頻追蹤模式（DART）”。DART模式能夠在增強(qiáng)PFM信號的同時免受樣品表面形貌的影響。在樣品的同一區(qū)域，研究者采集了兩幅正交的面內(nèi)PFM圖像（樣品方向旋轉(zhuǎn)90度），以及一幅面外PFM圖像，以獲得矢量PFM信息。
室溫下的磁力顯微鏡圖像（MFM）同樣是在原子力顯微鏡上采集的，使用了具有磁性鈷鍍層的探針。文中的MFM圖像反映的是探針在雙次輕敲模式掃描過程中的相位信號。而利用配備了加熱臺的afm原子力顯微鏡，研究者還在150C°的溫度下采集了MFM圖像，以證實信號來源于樣品和探針之間的磁力，而非靜電力。加熱臺能夠非常方便、快速地將樣品從室溫加熱到300C°。