《反鈣鈦礦Mn3AX異質結製備與電、磁物性研究》是依託北京航空航天大學，由孫瑩擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：反鈣鈦礦Mn3AX異質結製備與電、磁物性研究
- 依託單位：北京航空航天大學
- 項目負責人：孫瑩
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
近年來，反鈣鈦礦Mn3AX(X=N或C, A=Cu, Zn, Ga, Ni等)化合物由於具有巨磁阻、巨磁致伸縮、壓磁、反常熱膨脹、零電阻溫度係數等豐富的物性，引起學術界的廣泛關注。開展異質結的研究是將這些物性套用到智慧型器件中的重要途徑，在晶格、自旋、電荷強關聯耦合的基礎上，反鈣鈦礦異質結由於界面作用很有可能會產生新的效應，因此該研究具有重要的學術價值和套用前景。本課題將圍繞反鈣鈦礦/反鈣鈦礦和反鈣鈦礦/鈣鈦礦異質結的設計與調控，系統研究該類異質結在電場、磁場、溫度、壓力等外場下的物性變化規律，期望通過材料組分選擇、界面設計等實現具有特定功能（如磁阻、靜磁電效應、整流特性等）的異質結。在此基礎上，深刻認識該異質結獨特物性的起源和調控機制，並重點探討反鈣鈦礦和鈣鈦礦界面複雜的耦合作用及其誘導的新物性。該研究不僅能夠加強我們對強關聯電子體系的認識，還將為探索新型智慧型器件提供新的思路和理論依據。
結題摘要
旨在反鈣鈦礦體系中探索新的物性，我們分別利用磁控濺射、脈衝雷射沉積等方法成功製備了反鈣鈦礦基薄膜/異質結/納米材料，研究了材料組分/空位、界面應力、晶粒尺寸、電場/磁場/溫度/壓力等外場對該類材料晶格、自旋排列、磁矩、電輸運等性質的影響，獲得多種具有特殊磁電功能的材料體系，並結合理論計算對反常物性產生機制進行了分析，為探索新型磁電功能器件提供了新的思路。 在該項目資助下，我們在Adv. Mater., Chem. Mater., ACS Appl. Mater. Interfaces, Appl. Phys. Lett., Phys. Rev. B等雜誌發表文章26篇，其中SCI收錄22篇，申請國家發明專利1項。主要研究成果包括：（1）首次在反鈣鈦礦Mn3CuN/n-Si肖特基結中發現優異的整流特性（410 K和10V下的整流比為38.9，開路電壓為1.13 V）和半導體-金屬轉變行為（250 K，電阻率突變幅度（比率）為1.28×〖10〗^2）。理論分析表明Mn3CuN和n-Si基底間界面P型反型層的形成是產生半導體-金屬轉變和整流特性的關鍵因素。（2）研究了Mn3Ga0.95N0.94化合物在（溫度，壓力，磁場）多場下的磁結構演變。首次在該化合物中發現了130 K附近較大的壓磁效應和230 K附近的反鐵磁磁矩的壓磁效應。分析表明壓磁效應與壓力引起的磁性原子Mn-Mn間距的減小和Mn原子自旋重取向有關。（3）在Si基底上生長的Mn3GaN膜中發現了可用於信息存儲的反常霍爾效應。在25K-250K溫區內，薄膜的反常霍爾電阻率隨溫度的變化先減小後增大。當升溫至300K附近，反常霍爾效應消失，樣品由電子型導電轉變為空穴型導電。（4） 通過第一性原理計算，研究了Mn3GaN和Mn3ZnN化合物中引入空位和應力對其磁性的影響，並詳細探討了Mn3GaN/PbTiO3異質結的磁電耦合效應。研究發現在該類化合物中通過引入空位和界面應力都可導致Mn原子磁矩翻轉、對其磁性產生較大影響。（5）研究了納米化效應對Mn3NiN化合物物性的影響，尤其通過改變納米尺寸，實現了其電輸運行為由金屬到半導體的調控，並獲得了在30 K – 250 K溫區內回響的零電阻溫度係數材料。
