Configurable topological textures in strain graded ferroelectric nanoplates

<Nature Communications>

https://www.nature.com/articles/s41467-017-02813-5

물질에서 위상학적이라 함은 연속적인 변형으로는 그 특성을 변화시킬 수 없는 절대적인 보존량을 말한다. 이러한 위상학적 특징을 이용해 정보저장 매체를 만들면 외부의 자극으로부터 보존되며 사용자의 의도대로 쓰고 지울 수 있는 이상적인 비휘발성 메모리를 제작할 수 있다. 외부 전기장 없이도 스스로 분극을 갖는 강유전체는 자성체에 비해 위상학적 결함 구조를 더 작은 크기로 안정시키고 더 적은 에너지를 이용해 조절할 수 있다는 장점이 있음에도 불구하고 초보적인 연구 단계에 머물러 있었다. 실험적으로 위상학적 결함 구조를 어떻게 안정화시키며 어떠한 방식으로 조절할 것인지에 대한 연구가 부족했기 때문이다. 본 논문에서는 문제 해결을 위해 강유전체 나노접시구조에서 비균일한 변형을 인가하여 위상학적 결함 구조를 안정시키는 데 성공했다. 이러한 구조는 방사형으로 압축변형 완화가 일어나 격자의 변형이 오히려 강유전체의 소용돌이 구조를 안정화시키게 된다. 이 논문은 위상학적 결함기반 강유전 메모리 연구를 위한 기초를 마련했다는데 의의가 있다.

그림 1. 전기적 위상 결함 개수를 조절하여 5가지의 다른 위상 구조를 만들고, 각도-분해형 압전감응 힘 현미경을

          이용하여 측정한 사진.