전이 금속 산화물에서 전기화학적 비정질화에 의한 전하기 형성

전이 금속 산화물(TMO)은 스핀, 전하 및 격자 자유도로 다양한 기능성을 보여주는 중요한 재료 클래스이다. d-오르빗의 전자들 간의 강한 상관 관계와 다가 변성 특성은 절연체에서 초전도체에 이르는 다양한 이국적인 전자 상태를 발생시키고 흥미로운 상 경쟁 현상을 일으킨다. TMO에서 다양한 기능성에 대한 연구가 폭발적으로 진행됨에도 불구하고, 영구 자석의 전기적 상응물로서 나노 스케일 기능 장치에 유용한 준 영구 전기장 생성기인 전하기의 형성과 통합에 대해서는 거의 주목받지 못했다. 여기에서 우리는 LaMnO3 박막에서 팁 유도 전기장에 의해 상당한 표면 높이 변화와 함께 전하기가 생성될 수 있음을 발견했다. 형성된 전하기 영역의 표면 전하 밀도는 약 400 nC cm−2에 도달하며 1년 이상 유의미한 전하 감소 없이 지속된다. 표면 높이, 전하 밀도 및 전기적 잠재력의 시간적 변화를 주사 탐침 현미경을 통해 체계적으로 조사하였다. 그 기저 메커니즘은 드리프트-확산-반응 모델에 기반하여 이론적으로 분석되었으며, 이는 물의 분해에 의해 생성된 양전하 입자, 즉 양성자가 가두어진 전하와 비정질화를 촉발하는 촉매 역할을 한다는 것을 제안한다. 우리의 발견은 다기능 TMO에 대한 새로운 지평을 열어준다.