《低維層狀多鐵性材料的構建與物性研究》是依託中國科學技術大學，由董思寧擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：低維層狀多鐵性材料的構建與物性研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：董思寧
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
多鐵性材料是有著最為豐富物理內涵的新型量子材料體系之一，在凝聚態基礎物理研究和新型功能器件開發方面都有深遠的意義，預計會在信息存儲、能量轉換、高精度磁電感測等領域獲得套用，而探索新型層狀多鐵性材料則是多鐵性材料研究的一個新興熱點。本項目擬開展低維層狀多鐵性材料的構建與物性研究，尤其關注新材料與新效應的探索。主要研究內容包括：（1）設計並製備新型低維層狀磁電材料，通過分析晶體生長機理、改變製備工藝，對材料的成分、晶體結構、微結構等進行有效地調控；（2）系統地表征低維層狀材料磁電特性，探明層狀結構特徵和磁電耦合效應的內在關聯，建立相應的生長條件?晶體結構?磁電特性相圖，並進一步篩選得到所研究體系中性能最優的層狀多鐵性材料；（3）通過多種現代測量分析手段，深層次地認識多鐵性低維層狀材料中的表/界面效應和磁電耦合效應之間的相互作用和影響，從而發掘層狀磁電材料的結構優勢，設計原型功能器件。
結題摘要
通過對新型低維層狀多鐵材料材料的探索，能夠獲得居里溫度較高和磁電耦合更強的相關器件。本項目通過水熱法、固相反應法、磁控濺射、脈衝雷射沉積和分子束外延等多種技術手段，開發生長包括新型低維層狀多鐵納米結構、薄膜及複合多層薄膜等多種材料，對它們的結構、微結構和磁電基本性質進行全方位的深入的表征，並探索其中的結構與磁電性能之間的內在聯繫，取得以下成果：（1）利用水熱法合成新室溫多鐵材料Bi4.2K0.8Fe2O9+δ，通過對其生長機理的研究，可以對該材料的納米結構的形貌進行細緻調控進而改變其磁學特性；更有趣的是，我們還發現Bi4.2K0.8Fe2O9+δ納米帶在真空環境下經過熱處可以轉化為純相的一維的BiFeO3納米鏈；（2）利用傳統的固相反應法製備出層狀共生結構Bi4NdTi3Fe1-xCoxO15 - Bi3NdTi2Fe1-xCoxO12-δ，獲得了系列樣品在室溫下的多鐵性和磁電耦合效應，探明其中Co含量對其微結構和磁電效應的重要影響；（3）利用磁控濺射生長BiFeO3/La0.625Ca0.375MnO3多鐵異質結，探明磁性電極對異質結物性的影響；（4）使用脈衝雷射沉積等鍍膜技術生長得到La0.6Sr0.4MnO3/BiFeO3/La0.6Sr0.4MnO3、La0.7Sr0.3MnO3/BaTiO3/La0.7Sr0.3MnO3等鐵磁/鐵電（多鐵）/鐵磁三明治薄膜結構，利用微納加工技術製備出多鐵隧道結結構，並最終實現了具有非易失的四重阻態和各項異性相關的八重阻態等特性；（5）利用分子束外延技術，生長出高質量的新型磁性層狀（二維）材料Sn1-xMnxSe2薄膜體系，在其中觀察到了室溫的弱鐵磁性，並且通過對Mn含量的控制，發現可以實現材料結構從二維到三維的調控。 項目執行期間共發表相關SCI檢索學術論文11篇（含2篇已接收但尚未正式發表論文），包括Nanoscale 1篇，Applied Physics Letters 1篇，APL Materials 1篇，Scientific Reports 1篇，Physical Review B 1篇，CrystEngComm 1篇，IEEE Transactions on Magnetics 1篇，Advanced Electronic Materials 1篇，Journal of Applied Physics 3篇。
