利用基于密度泛函理論的第一性原理計算,研究了PVDF/Fe界面的磁晶各向異性能（MAE）,發(fā)現(xiàn)PVDF的鐵電極矩可以靈活地調(diào)控異質(zhì)結(jié)的磁晶各向異性能。特別地,通過巧妙地設(shè)計界面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生界面磁電效應(yīng),鐵電極化反轉(zhuǎn)可以使鐵磁金屬Fe層的磁化易軸實現(xiàn)從面內(nèi)到面外的90°翻轉(zhuǎn),為電場控制的磁存儲器提供了一種新的替代方法。 

【文章來源】：功能材料. 2017,48(08)北大核心

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

圖１基于ＰＶＤＦ的柔性可穿戴磁存儲器Ｆｉｇ１ＰＶＤＦ－ｂａｓｅｄｆｌｅｘｉｂｌｅｗｅａｒａｂｌｅｍａｇｎｅｔｉｃｍｅｍｏ－ｒｙ

００］方向時大很多，故將ＭＡＥ定義為磁矩沿［１００］方向和［００１］方向的體系能量差，正的ＭＡＥ代表磁化易軸沿［００１］方向。Ｋ點密度達到１６×４８×１時ＭＡＥ取得收斂。計算得到自由Ｆｅ／Ｃｕ／Ａｇ層的ＭＡＥ為０．００８ｅｒｇ／ｃｍ２，如此小的數(shù)值使得它非常容易被鐵電極化調(diào)控。２結(jié)果和討論計算結(jié)果表明，ＰＶＤＦ／Ｆｅ界面上的固有電場和外加電場對Ｆｅ層具有相似的作用［２３］，即便固有電場不如外加電場那樣均勻。圖３表示出ＰＶＤＦ鐵電極化在Ｆｅ／Ｃｕ／Ａｇ表面誘導(dǎo)出的電荷密度（即用ＰＶＤＦ／Ｆｅ／Ｃｕ／Ａｇ異質(zhì)結(jié)的電荷密度減去單獨ＰＶＤＦ層和單獨Ｆｅ／Ｃｕ／Ａｇ層的電荷密度），圖３中－１對應(yīng)電子減少，１對應(yīng)電子增多。由圖３（ａ）和（ｂ）可以看出，鐵電體ＰＶＤＦ誘導(dǎo)出了符號相反的電荷密度。圖３極化誘導(dǎo)的電荷密度（歸一化）Ｆｉｇ３Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ－ｉｎｄｕｃｅｄｃｈａｒｇｅｄｅｎｓｉｔｙ（ｉｎａｒｂｉｔｒａｒ－ｙｕｎｉｔ）ａｔＦｅ：ＦｉｎｔｅｒｆａｃｅａｎｄＦｅ：ＨｉｎｔｅｒｆａｃｅＰＶＤＦ沿不同極化方向時Ｆｅ原子的磁矩和體系的ＭＡＥ如表２所示。從表２可以看到，鐵電極化從０８２１８２０１７年第８期（４８）卷

｜ｌｚ｜ｄｙｚ〉，ｌｘ對應(yīng)〈ｄｚ２｜ｌｘ｜ｄｙｚ〉和〈ｄｘ２－ｙ２｜ｌｘ｜ｄｙｚ〉。ｄｙｚ占據(jù)數(shù)減小，非占據(jù)數(shù)增加，ｌｚ和ｌｘ兩矩陣同時增加。而〈ｄｚ２｜ｌｘ｜ｄｙｚ〉的模量為〈ｄｘｚ｜ｌｚ｜ｄｙｚ〉模量的槡３倍，ｄｚ２軌道占據(jù)的增加使〈ｄｚ２｜ｌｘ｜ｄｙｚ〉增加更大。最終導(dǎo)致〈ｏ｜ｌｚ｜ｕ〉２－〈ｏ｜ｌｘ｜ｕ〉２減小，ＭＡＥ跟著減校圖４ＰＶＤＦ／Ｆｅ界面Ｆｅ原子３ｄ軌道態(tài)密度圖Ｆｉｇ４ＰＤＯＳｏｆｔｈｅ３ｄｏｒｂｉｔａｌｓｏｆｔｈｅＦｅａｔｏｍａｔｔｈｅＰＶＤＦ／Ｆｅｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ３結(jié)論通過第一性原理計算，揭示了ＰＶＤＦ／Ｆｅ／Ｃｕ／Ａｇ異質(zhì)結(jié)中的界面磁電效應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)，Ｆｅ層的磁晶各向異性可以被ＰＶＤＦ的鐵電極矩靈活地調(diào)控。通過巧妙地設(shè)計界面結(jié)構(gòu)，可以將磁化易軸從平行于界面的［１００］方向翻轉(zhuǎn)到垂直于界面的［００１］，而這兩個方向分別代表傳統(tǒng)存儲中的“１”和“０”，由此實現(xiàn)了鐵電控制的磁性存儲。ＰＶＤＦ類似“有機塑料”，將使未來鐵電控制的磁存儲器輕便可折，穿戴于人類身上。致謝：感謝華東師范大學(xué)方躍文博士在圖片制作方面的幫助，感謝西安通信學(xué)院劉向陽老師的有益討論。參考文獻：［１］ＦｉｅｂｉｇＭ．Ｒｅｖｉｖａｌｏｆｔｈｅｍａｇｎｅｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃｅｆｆｅｃｔ［Ｊ］．ＪＰｈｙｓＤ：ＡｐｐｌＰｈｙｓ，２００５，３８：１２３－１５２．［２］ＤｕａｎＣｈｕｎｇａｎｇ．Ｐｒｏｇｒ

【參考文獻】：
期刊論文
[1]磁電效應(yīng)研究進展[J]. 段純剛.  物理學(xué)進展. 2009(03)



本文編號：2982679