26、应变介导的磁电存储器：理论与实验探索

应变介导的磁电存储器：理论与实验探索

在现代纳米科学与纳米技术领域，磁电弹性材料因其独特的性能和潜在应用而备受关注。磁电耦合效应能够实现极化和磁化之间的相互转换，为信息存储和处理带来了新的可能性。本文将深入探讨应变介导的磁电存储器的相关理论和实验结果。

1. 磁电存储器内的开关过程

在磁电存储器中，温度对存储元件的性能有着重要影响。最初，我们考虑了一个轴长分别为 45nm、25nm 和 20nm 的椭球形颗粒，但实际上，颗粒的尺寸可以是任意的。根据 Eshelby 理论，当椭球形颗粒嵌入无限大基体并受到均匀外部作用时，颗粒内部的物理场（电、磁和弹性）始终是均匀的，且仅取决于两相的材料特性以及轴长比 (a_1/a_2) 和 (a_2/a_3)，与颗粒的实际尺寸无关。因此，基于能量函数的数值评估结果具有尺度不变性，可应用于任意缩放后的颗粒。

颗粒的实际尺寸通过 Néel 时间 (\tau_N) 引入到 Langevin 系统中。由于 (1/\tau_N) 与 (k_BT/v) 成正比，其中 (k_B) 是玻尔兹曼常数，(T) 是温度，(v) 是颗粒体积，我们可以通过分析 (k_BT/v) 来研究温度和颗粒尺寸的影响。系统中一个重要的参数是亚稳状态 A 和 B 之间的能量势垒 (\Delta e)，它取决于颗粒的几何和物理各向异性以及外部施加的磁场。在特定参数下，我们得到 (\Delta e = 2.5 \times 10^4 J/m^3)。为了避免状态之间的意外切换，热能量密度 (k_BT/v) 必须远低于 (\Delta e)。例如，在室温下（(T = 300K)），对于初始提出的结构（(v \approx 10^{-22} m^3)），(k_BT/v = 40 J/m^3 \ll