《基於氮化鐵相結構的輸運性質研究》是依託石家莊鐵道大學，由李國科擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於氮化鐵相結構的輸運性質研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：李國科
- 依託單位：石家莊鐵道大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對氮化鐵的輸運性質缺乏系統研究的現狀，本項目在實現氮化鐵薄膜相結構精確調控的基礎上，圍繞其輸運性質，展開兩方面的研究工作：一方面通過載流子濃度、電子遷移率和磁電阻等性質的系統表征，闡明氮化鐵的相結構、磁性、氮含量及其分布有序度對電子輸運性質的影響規律，為拓展氮化鐵在自旋電子器件上的套用提供實驗支持；另一方面結合反常霍爾效應的最新研究進展，利用氮化鐵多樣的鐵磁相結構、及其交換作用對氮含量的依賴性來探討反常霍爾效應的理論機制，揭示交換劈裂和相結構對反常霍爾效應的影響規律，為反常霍爾效應的研究提供新思路。
結題摘要
氮化鐵在保護塗層、催化、生物和自旋電子學等領域的套用都需要精確控制其氮含量和相結構。但是相結構和氮含量的精確控制長期困擾著氮化鐵的研究工作，極大的限制了其套用。本項目利用磁控濺射技術製備了一系列的氮化鐵多晶和外延薄膜，取得了一系列的成果：1. 分別實現了ε-Fe3-xN（0≤x＜1）多晶和外延薄膜氮含量的精確調控，闡明了ε-Fe3-xN的氮原子濃度x，磁性和電子輸運性質之間的聯繫；2. 發現了包括氮化鐵在內的過渡金屬氮化物的結構共性，在此基礎上通過精確控制氮含量，在MgO(111)單晶基片上，實現了包括α-Fe(011)、γ′-Fe4N(111)、ε-Fe3-xN(001)（0≤x＜1）、ζ-Fe2N(100)和γ′′-FeN(111)外延薄膜相結構的連續調控，獲得了它們的磁性和電子輸運性質隨相結構的變化規律；3. 首次製備出了高結晶質量的γ′′′-FeN(111)相，發現γ′′′-FeN其不但具有雙重的金屬-絕緣體轉變，並且在150 ~ 400 K之間電阻率基本保持為常數。以上研究工作不但為深入認識氮化鐵結構相變和物性提供了新的視角，而且對包括氮化鐵在內的過渡金屬氮化物在薄膜異質結構中的套用具有重要意義。相關研究成果在國際重要學術期刊發表SCI論文9篇，其中2區論文5篇，此外還有部分研究成果處於投稿或撰寫過程中。
