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物性物理学:シリコン上に集積した高密度の切り替え可能なスキルミオン様極性ナノドメイン

Nature 603, 7899 doi: 10.1038/s41586-021-04338-w

強誘電体におけるトポロジカルドメインは、新規な機能性と電子デバイスに応用できる可能性があるため、最近大いに注目されている。しかし、これまでそうしたトポロジカルな極性構造は、酸化物基板に成長させた超格子にしか観測されておらず、シリコン系エレクトロニクスへの応用が限られている。今回我々は、シリコン上に転写したチタン酸鉛/チタン酸ストロンチウム二重層に、室温でスキルミオン様極性ナノドメインを実現したことを報告する。さらに、これらのナノドメインは、外部電場によって別種の極性テクスチャーに可逆的に切り替え、その抵抗挙動を大きく変化させることができる。このような極性配置によって変化する抵抗は、2種類の極性テクスチャーの核における異なるバンド曲がりと電荷キャリア分布に起因すると考えられる。高密度(1平方インチ当たり200ギガビット以上)の切り替え可能なスキルミオン様極性ナノドメインをシリコン上に集積することによって、酸化物のトポロジカルな極性構造を用いた不揮発性メモリーへの応用が実現できる可能性がある。

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