28 октября 2026 года в Nature Materials вышла статья исследователей из Университета Брауна (США) и их соавторов из Корнеллского университета, Университета Райса и других университетов. Они показали, что мультиферроик BiFeO₃ сохраняет магнитные и электрические свойства в плёнке толщиной в четыре элементарные ячейки. DOI публикации: 10.1038/s41563-026-02786-1. Авторы называют результат путём к стабилизации необычной мультиферроичности при толщинах, пригодных для устройств. Сообщения о готовом чипе в материалах статьи нет.

Как удержать свойства на толщине в несколько атомных слоёв

Мультиферроики соединяют в одном материале электрическую поляризацию и магнетизм. В каждой элементарной ячейке BiFeO₃ ионы смещены, и это состояние можно переключать электрическим полем. Магнитный порядок связан с электрическим, поэтому состояние поляризации меняют напряжением, а магнитный сигнал используют для чтения. Для памяти и логики это обещает низкое энергопотребление.

При уменьшении толщины обычно появляется «мёртвый слой». Решётка теряет нужную форму и химический состав, а внутренние электрические поля подавляют поляризацию. В итоге материал утрачивает и ферроэлектрические, и магнитные свойства.

Команда вырастила BiFeO₃ на подложке из диспрозиевого скандата. Несоответствие решёток создаёт сжимающую деформацию и помогает сохранить рабочую атомную решётку. Дополнительный металлический слой экранирует паразитные электрические поля и поддерживает поляризацию. В сообщении университета речь идёт о толщине в несколько ангстремов; в аннотации статьи конкретно описан режим с четырьмя элементарными ячейками. Аннотация называет эпитаксиальную деформацию и металлический нижний электрод SrRuO₃, а сообщение университета описывает подложку и второй металлический слой без указания состава. Возможно, это один и тот же набор слоёв, но по этим двум описаниям формулировки не сопоставить полностью.

В такой фазе материал сохраняет ферроэлектрический и магнитный порядок и вдобавок показывает признаки альтермагнетизма. В статье речь о d-волновом альтермагнитном порядке в фазе с четырьмя элементарными ячейками. Его признаки подтверждали магнитным круговым дихроизмом и спин-разрешённой фотоэмиссией. У альтермагнетика есть сильный сигнал, как у ферромагнетика, и быстродействие с плотной упаковкой, как у антиферромагнетика.

Представим ячейку памяти, которая хранит бит как направление поляризации и считывается по магнитному сигналу. Если плёнка сохраняет оба свойства при толщине в несколько атомных слоёв, такую ячейку можно делать тоньше и плотнее размещать на кристалле. Это иллюстрация принципа, а не описание готового устройства.

Если результаты такого эксперимента нужно оформить для публикации, подходит услуга написание научной статьи.

Схема стабилизации ультратонкой фазы BiFeO₃

Фото: Российский центр гибкой электроники / Pexels