Мультиферроичность при комнатной температуре в гетероструктурах, построенных на силах Ван дер Ваальса
Мультиферроики — это материалы, которые одновременно демонстрируют два или более ферроидных порядка — стабильные конфигурации физических свойств, которые можно переключать с помощью внешнего воздействия. Эти материалы полезны для разработки различных технологий, включая энергонезависимые маломощные запоминающие устройства, спинтронные устройства, миниатюрную электронику, нейроморфное оборудование, датчики и магнитоэлектрические устройства. Ключевое преимущество мультиферроиков заключается в возможности соединения различных ферроидных порядков, что, например, позволяет инженерам изменять магнитные свойства с помощью электрического напряжения. Учёные из Университета Мэриленда и других институтов продемонстрировали подход к созданию гетероструктур Ван-дер-Ваальса, проявляющих мультиферроичность при комнатной температуре. Их стратегия, изложенная в статье журнала Science, была успешно использована для создания двумерной мультиферроидной гетероструктуры, в которой магнитные свойства можно регулировать с помощью малых напряжений.
Рис. 1. Схема гетероструктурного устройства на основе мультиферроика Fe₃GaTe₂ CuInP₂S₆ ван / с полностью -дер- ваальсовыми связями . Источник: Science (2026). DOI: 10.1126/science.adq0420
Учёные использовали свой подход для создания гетероструктуры, сочетающей ферромагнитный трижелезо-галлиевый дителлурид (Fe₃GaTe₂) с ферроэлектрическим тиофосфатом меди-индия (CuInP₂S₆). Сначала они получили тонкие чешуйки этих двух материалов, механически отделив их от более крупных кристаллов. Ферроэлектрические чешуйки CuInP₂S₆ были размещены поверх ферромагнитных чешуек Fe₃GaTe₂, что создало вертикально расположенную гетероструктуру Ван-дер-Ваальса. Далее были добавлены прозрачный оксид индия-олова (ITO) и металлические электроды из хрома и золота (Cr/Au), которые можно использовать для приложения напряжения к гетероструктуре.
Рис. 2. Оптическое изображение изготовленного при комнатной температуре двумерного мультиферроидного гетероструктурного устройства, включающего двумерный сегнетоэлектрик CuInP₂S₆, двумерный ферромагнетик Fe₃GaTe₂ и соответствующие электроды. Источник: Wang et al. (Science, 2026).
Созданная мультиферроидная гетероструктура демонстрировала как ферромагнитный порядок Fe₃GaTe₂, так и ферроэлектрический порядок CuInP₂S₆ при 292 Кельвинах (около 19 °C). Более того, прикладывая к материалу небольшое напряжение, удалось переключаться между состояниями с различной магнитной коэрцитивностью, и эти состояния сохранялись после снятия напряжения.
Примечательно, что получилось переключаться между двумя магнитными состояниями более 3000 раз без явных признаков усталости. Более того, электрический контроль магнитных свойств гетероструктуры был наиболее сильным в самых тонких слоях Fe₃GaTe₂ и ослабевал по мере увеличения толщины этих слоев.
