Local negative permittivity and topological phase transition in polar skyrmions

空中骑兵 介电常数 电介质 凝聚态物理 电场 铁电性 相变 超晶格 拓扑(电路) 材料科学 极地的 物理 光电子学 量子力学 数学 组合数学
作者
Sujit Das,Zijian Hong,Vladimir A. Stoica,Mauro A. P. Gonçalves,Yu‐Tsun Shao,Eric Parsonnet,Eric J. Marksz,Sahar Saremi,Margaret R. McCarter,Armando Reynoso,Christian J. Long,Aaron M. Hagerstrom,D. Meyers,Vishal Ravi,Bhagwati Prasad,Hua Zhou,Zhan Zhang,Haidan Wen,Fernando Gómez‐Ortiz,Pablo García‐Fernández
出处
期刊:Nature Materials [Springer Nature]
卷期号:20 (2): 194-201 被引量:188
标识
DOI:10.1038/s41563-020-00818-y
摘要

Topological solitons such as magnetic skyrmions have drawn attention as stable quasi-particle-like objects. The recent discovery of polar vortices and skyrmions in ferroelectric oxide superlattices has opened up new vistas to explore topology, emergent phenomena and approaches for manipulating such features with electric fields. Using macroscopic dielectric measurements, coupled with direct scanning convergent beam electron diffraction imaging on the atomic scale, theoretical phase-field simulations and second-principles calculations, we demonstrate that polar skyrmions in (PbTiO3)n/(SrTiO3)n superlattices are distinguished by a sheath of negative permittivity at the periphery of each skyrmion. This enhances the effective dielectric permittivity compared with the individual SrTiO3 and PbTiO3 layers. Moreover, the response of these topologically protected structures to electric field and temperature shows a reversible phase transition from the skyrmion state to a trivial uniform ferroelectric state, accompanied by large tunability of the dielectric permittivity. Pulsed switching measurements show a time-dependent evolution and recovery of the skyrmion state (and macroscopic dielectric response). The interrelationship between topological and dielectric properties presents an opportunity to simultaneously manipulate both by a single, and easily controlled, stimulus, the applied electric field. Polar skyrmions are topologically protected structures that can exist in (PbTiO3)n/(SrTiO3)n superlattices. Here, it is shown that they have negative permittivity at the surface, and that they can undergo a reversible phase transition with large dielectric tunability under an electric field.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
ya发布了新的文献求助10
刚刚
1秒前
Doc_Ocean完成签到,获得积分10
1秒前
silong发布了新的文献求助10
1秒前
3秒前
4秒前
799完成签到 ,获得积分10
4秒前
kmelo完成签到,获得积分10
4秒前
次子发布了新的文献求助10
5秒前
cjjwei完成签到 ,获得积分10
7秒前
fuguier发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
8秒前
dominate发布了新的文献求助10
8秒前
赘婿应助cherish采纳,获得10
9秒前
9秒前
香蕉觅云应助三块石头采纳,获得10
10秒前
哟哟哟完成签到,获得积分10
10秒前
韶冷梅完成签到,获得积分20
11秒前
酷波er应助秀丽灵珊采纳,获得10
11秒前
WXY完成签到,获得积分10
12秒前
炼金术士发布了新的文献求助10
12秒前
orixero应助Jude采纳,获得30
13秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
13秒前
哟哟哟发布了新的文献求助10
14秒前
14秒前
Ava应助知性的寄灵采纳,获得10
14秒前
14秒前
15秒前
QiJiLuLu完成签到,获得积分10
15秒前
WS完成签到,获得积分10
15秒前
次子完成签到,获得积分10
16秒前
16秒前
16秒前
16秒前
爱咋咋地完成签到,获得积分10
18秒前
小呆呆发布了新的文献求助10
19秒前
17312852068完成签到,获得积分10
19秒前
19秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Handbook of pharmaceutical excipients, Ninth edition 5000
Aerospace Standards Index - 2026 ASIN2026 3000
Polymorphism and polytypism in crystals 1000
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Discrete-Time Signals and Systems 610
T/SNFSOC 0002—2025 独居石精矿碱法冶炼工艺技术标准 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 纳米技术 有机化学 物理 生物化学 化学工程 计算机科学 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 物理化学 电极 冶金 遗传学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6044674
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7812729
关于积分的说明 16246013
捐赠科研通 5190401
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2777383
邀请新用户注册赠送积分活动 1760580
关于科研通互助平台的介绍 1643734