Probing Domain Wall Dynamics in Ferroic Materials by Impedance Microscopy

通过阻抗显微镜探测铁质材料中的畴壁动力学

基本信息

  • 批准号:
    1707372
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 36.99万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2017
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2017-09-01 至 2021-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Non-Technical Abstract: Domain walls in ferroelectrics or ferromagnets are the boundaries separating domains with different polarizations or magnetizations. The motion of these narrow interfaces is of fundamental importance for the application of these materials in electrical and optical devices. Because of various technical challenges, it is not trivial to experimentally investigate the high-frequency dynamics of individual domain walls. Using a specialized microscope, the research team aims to study the electrical properties of these nanometer-sized interfaces, as well as to explore domain wall devices that function at microwave frequencies. An integrated research and education program at University of Texas at Austin is established such that students at different levels are trained to explore fundamental material physics and master advanced microscopy techniques.Technical Abstract: The collective domain wall motion has been extensively studied to understand the switching dynamics of ferroic materials. Due to the difficulty to perform nanoscale impedance spectroscopy over a broad frequency range, however, little is known about the dynamic response of ferroic domain walls to oscillating electric fields, which is crucial for their application in functional devices. Using a novel broadband impedance microscope, the research team plans to address many profound scientific questions such as the dielectric loss and conduction at ferroic domain walls, the influence of temperature and magnetic fields on wall dynamics, and the feasibility of prototyping domain wall waveguides. The understanding of the dielectric dispersion and local conduction of multiferroic domain walls in the microwave regime is critical for their application in communication systems. The new approach of nanoscale dielectric spectroscopy is at the cutting edge of modern condensed matter physics. The research activities on advanced materials and technologies are also integrated with outreach to local high school students and teachers through Saturday workshop and summer camps.
摘要:在铁电体或铁磁体中,畴壁是不同极化或磁化程度的畴之间的边界。这些窄界面的运动对于这些材料在电气和光学器件中的应用至关重要。由于各种技术挑战,对单个畴壁的高频动力学进行实验研究并非易事。利用专门的显微镜,研究小组旨在研究这些纳米级界面的电学特性,以及探索在微波频率下工作的畴壁器件。德克萨斯大学奥斯汀分校建立了一个综合研究和教育项目,使不同水平的学生接受培训,探索基础材料物理学并掌握先进的显微镜技术。技术摘要:为了更好地理解铁材料的开关动力学,人们对集体畴壁运动进行了广泛的研究。然而,由于难以在宽频率范围内进行纳米级阻抗谱分析,人们对铁畴壁对振荡电场的动态响应知之甚少,而这对于铁畴壁在功能器件中的应用至关重要。利用一种新型宽带阻抗显微镜,研究小组计划解决许多深刻的科学问题,如铁畴壁的介电损耗和传导,温度和磁场对壁动力学的影响,以及原型化畴壁波导的可行性。了解多铁畴壁在微波环境下的介电色散和局部传导对其在通信系统中的应用至关重要。纳米介电光谱的新方法是现代凝聚态物理的前沿。先进材料和技术的研究活动也与通过星期六讲习班和夏令营向当地高中学生和教师进行的外展活动相结合。

项目成果

期刊论文数量(14)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Piezoelectric modulation of nonlinear optical response in BaTiO 3 thin film
BaTiO 3 薄膜非线性光学响应的​​压电调制
  • DOI:
    10.1063/1.5045460
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Kormondy, Kristy J.;Cho, Yujin;Posadas, Agham B.;Zheng, Lu;Lai, Keji;Wang, Qingxiao;Kim, Moon J.;He, Qian;Borisevich, Albina Y.;Downer, Michael C.
  • 通讯作者:
    Downer, Michael C.
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  • DOI:
    10.1038/s41524-020-0304-y
  • 发表时间:
    2020-05
  • 期刊:
  • 影响因子:
    9.7
  • 作者:
    Peng Chen;Louis Ponet;K. Lai;R. Cingolani;S. Artyukhin
  • 通讯作者:
    Peng Chen;Louis Ponet;K. Lai;R. Cingolani;S. Artyukhin
Epitaxial integration of ferroelectric and conductive perovskites on silicon
  • DOI:
    10.1116/1.5134077
  • 发表时间:
    2020-03-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Lin, Edward L.;Posadas, Agham B.;Ekerdt, John G.
  • 通讯作者:
    Ekerdt, John G.
Phononic Band Structure Engineering for High- Q Gigahertz Surface Acoustic Wave Resonators on Lithium Niobate
  • DOI:
    10.1103/physrevapplied.12.014022
  • 发表时间:
    2019-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Linbo Shao;Smarak Maity;Lu Zheng;Lue Wu;A. Shams-Ansari;Young-Ik Sohn;Eric Puma;M. Gadalla;Mian Zhang;Cheng Wang;E. Hu;K. Lai;M. Lončar
  • 通讯作者:
    Linbo Shao;Smarak Maity;Lu Zheng;Lue Wu;A. Shams-Ansari;Young-Ik Sohn;Eric Puma;M. Gadalla;Mian Zhang;Cheng Wang;E. Hu;K. Lai;M. Lončar
Coherent acoustic control of a single silicon vacancy spin in diamond
  • DOI:
    10.1038/s41467-019-13822-x
  • 发表时间:
    2020-01-10
  • 期刊:
  • 影响因子:
    16.6
  • 作者:
    Maity, Smarak;Shao, Linbo;Loncar, Marko
  • 通讯作者:
    Loncar, Marko
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Keji Lai其他文献

Monolayer 1T-NbSe2 as a 2D-correlated magnetic insulator
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    DOI: 10.1126/sciadv.abi6339
  • 发表时间:
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    Mengke Liu;Joshua Leveillee;Shuangzan Lu;Jia Yu;Hyunsue Kim;Cheng Tian;Youguo Shi;Keji Lai;Chendong Zhang;Feliciano Giustino;Chih-Kang Shih
  • 通讯作者:
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  • DOI:
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    Keji Lai
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  • 作者:
    Kongyang Yi;Wen Qin;Yamin Huang;Yao Wu;Shaopeng Feng;Qiyi Fang;Xun Cao;Ya Deng;Chao Zhu;Xilu Zou;Kah-Wee Ang;Taotao Li;Xinran Wang;Jun Lou;Keji Lai;Zhili Hu;Zhuhua Zhang;Yemin Dong;Kourosh Kalantar-Zadeh;Zheng Liu
  • 通讯作者:
    Zheng Liu
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    2025-03-16
  • 期刊:
  • 影响因子:
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  • 作者:
    Xiulian Fan;Jiali Yi;Bin Deng;Cong Zhou;Zejuan Zhang;Jia Yu;Weihan Li;Cheng Li;Guangcheng Wu;Xilong Zhou;Tulai Sun;Yihan Zhu;Jian Zhou;Juan Xia;Zenghui Wang;Keji Lai;Zheng Peng;Dong Li;Anlian Pan;Yu Zhou
  • 通讯作者:
    Yu Zhou

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  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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    20K03961
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    1954589
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 36.99万
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知道了