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主页>压力>电阻是有用的:具有明显绝缘转变的磁铁矿纳米线:大阪大学领导的研究人员制造了Fe3O4的超薄纳米线,在低温下,从金属到绝缘体发生了显著的“韦维转变”,这是纳米电子学的一个备受追捧的特性。

这就是研究的概念。采用原始纳米制备技术,在三维氧化镁纳米模板上制备了10纳米尺度的三维Fe3O4(100)纳米线。由于三维纳米结构效应,超小型纳米线呈现出明显的维威过渡,缺陷浓度较低。
这就是研究的概念。采用原始纳米制备技术,在三维氧化镁纳米模板上制备了10纳米尺度的三维Fe3O4(100)纳米线。由于三维纳米结构效应,超小型纳米线呈现出明显的维威过渡,缺陷浓度较低。

摘要:
磁铁矿(Fe3O4)是最著名的磁铁矿。是天然磁石的来源。它在电子产品中也有作为高温电阻器的潜力。在大阪大学领导的新研究中,发表在Nano Letters上,由Fe3O4制成的超薄纳米线揭示了这种矿物有趣的特性。

电阻是有用的:具有明显绝缘转变的磁铁矿纳米线:大阪大学领导的研究人员制造了Fe3O4的超薄纳米线,在低温下,从金属到绝缘体发生了显著的“韦维转变”,这是纳米电子学的一个备受追捧的特性。

大阪,日本7月19日发布,2019年

当冷却到约120 K(-150 C)时,磁铁矿突然从立方转变为单斜晶体结构。同时,它的导电性急剧下降——它不再是一种金属,而是一种绝缘体。这个独特的“维威转变”的确切温度,可用于电子设备的切换,取决于样品的性质,像粒度和颗粒形状。

磁铁矿可以制成薄膜,但在一定厚度(约100纳米)以下,维威跃迁减弱,需要更低的温度。因此,对于纳米级的电子产品,保留e304的这个关键特性是一个主要的挑战。大阪的研究使用了一种原始技术来生产长度只有10纳米的磁铁矿纳米线,有着精致的神韵。

正如研究合著者Rupali Rakshit所描述的,“我们使用激光脉冲将Fe3O4沉积到MgO模板上。然后我们把这些沉积物蚀刻成金属丝形状,最后在每一侧都安装了金电极,这样我们就可以测量纳米线的导电性。”

当纳米线冷却到110 K(-160 C)左右时,他们的抵抗力急剧增加,符合典型的Verwey行为。为了比较,研究小组还生产了一种具有毫米级大表面积的薄膜Fe3O4。它的维威过渡不仅较弱,但所需温度低于100 K。

“纳米线明显没有晶体缺陷,”研究负责人Azusa Hattori说。“尤其是,与薄膜不同,它们不受反相域的束缚,原子模式突然颠倒的地方。这些区域的边界阻碍了金属相的传导。在绝缘体相,它们阻止了电阻率的出现,所以他们把韦威过渡期变平了。”

纳米线非常原始,研究小组可以以前所未有的准确度直接研究维威过渡的起源。低于120K的磁铁矿的绝缘性能被认为是由低温晶体中的“微调”重复结构引起的。研究人员估计了三聚体的特征长度尺度,根据先前的研究,它与真实尺寸非常吻合。

“维威过渡在能量转换中有许多潜在用途,电子和自旋电子学,”Hattori说。“如果我们可以通过控制缺陷数量来微调过渡,我们可以设想生产非常低的功率,然而,先进的设备支持绿色技术。”

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大阪大学简介
大阪大学成立于1931年,是日本七大帝国大学之一,现已发展成为日本领先的综合性大学之一。根据路透社2015年100所创新型大学和2017年自然指数创新,该大学已经从日本最具创新性的大学和世界最具创新性的机构的位置开始了开放式研究革命。从基础研究阶段到创造具有经济影响的有用技术,大学的创新能力源于其广泛的学科范围。

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文章,“三维纳米结构支持Fe3O4纳米线在10纳米尺度下的Verwey转变,”发表在《纳米快报》上:

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