《多重有序化電子結構的氧化物半導體的製備與性能研究》是依託南京航空航天大學，由王一平擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：多重有序化電子結構的氧化物半導體的製備與性能研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：王一平
- 依託單位：南京航空航天大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
引入有序結構來控制載流子的輸運是半導體材料研究的重要方向：稀磁半導體的磁性受到載流子的強烈調製；最新發現受鐵電極化調製的光伏效應，表明半導性的鐵電體中存在鐵電極化-載流子耦合。本項目從統一的物理原理認識稀磁半導體氧化物和多鐵性氧化物，通過多元摻雜使氧化物半導體多鐵化以及多鐵性氧化物半導化。在BiFeO3,ZnO等外延薄膜中同時引入鐵電、鐵磁序和載流子。這類材料可存在鐵電-載流子-鐵磁耦合方式，其中受調製的載流子起到媒介作用，以區別於磁電複合材料鐵電-應變-鐵磁的耦合途徑和第二類鐵電磁體的鐵磁-聲子-鐵電耦合途徑，從而產生眾多新物理效應和套用。.項目研究薄膜生長；建立材料微結構、組分與材料磁、電、半導體等性能的關係；觀察載流子控制的鐵磁性、鐵電極化調製的載流子特性；明確鐵電-載流子-鐵磁耦合方式的微觀物理圖像；為這類氧化物材料在多功能電子器件中的套用提供理論依據和材料基礎。
結題摘要
本課題圍繞“多重有序化電子結構的氧化物半導體的製備與性能研究”開展工作，重點關注了以BiFeO3為代表的多鐵性氧化物中鐵電序、鐵磁序與微結構的關係，以及這些有序結構對於材料光學、電學性能的調控。同時研究了其它具有鐵電序結構氧化物的製備，鐵電、壓電性能及其在器件中的套用。項目主要完成了以下三個方面的工作：1，通過固溶摻雜對BiFeO3的鐵電、鐵磁有序結構及半導體特性進行調控。採用TbMnO3，YMnO3摻雜調控了BiFeO3的禁頻寬度，系統研究了固溶體鐵電、鐵磁性能與摻雜材料種類及摻雜濃度的關係。2，BiFeO3固溶體薄膜的外延生長與外延薄膜的性能調控。通過改變襯底與薄膜的晶格常數匹配程度，調控固溶體薄膜的應力與晶體結構，以及由此而引起的鐵電、鐵磁性能的變化，確定了薄膜內更大的應力有利於BiFeO3薄膜的自極化效應，研究了外延BiFeO3鐵電半導體薄膜的鐵電自極化效應及外場控制的鐵電極化翻轉對於BiFeO3固溶體薄膜光伏效應的調控。3.BiFeO3基、PZT基鐵電/壓電氧化物陶瓷的製備、性能調控與套用。發展了一種普適性的納米顆粒製備方法，尤其適用於具有複雜成分的鐵電氧化物如摻雜的BiFeO3固溶體。利用該方法製備了LiFeBO3納米材料並有效提升了其性能。研究了PZT基鐵電氧化物陶瓷的摻雜及其在壓電能量回收中的套用。
