《多鐵性薄膜中的氧空位測量及其作用機制研究》是依託南京航空航天大學，由楊浩擔任項目負責人的聯合基金項目。
基本介紹
- 中文名：多鐵性薄膜中的氧空位測量及其作用機制研究
- 項目類別：聯合基金項目
- 項目負責人：楊浩
- 依託單位：南京航空航天大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
氧空位是氧化物薄膜中的固有缺陷，也是調控其功能性的有效手段。雖然現在已有一系列工作研究氧空位對氧化物薄膜物理性質的作用，但對很多基本機制還沒有清晰的理解，從而限制了氧化物薄膜的廣泛套用。另一方面，X射線吸收精細結構譜已被證明是一種強有力的結構測量手段，且可以有效探測凝聚態物質中包括氧空位在內的各種缺陷。本項目以多鐵性Eu0.5Ba0.5TiO3 (EBTO)薄膜為對象，通過核共振背散射譜和X射線吸收精細結構譜的測量，分析氧空位作用於晶格結構和電子結構的機理；通過電、磁性質測量，研究氧空位對多鐵性質的作用機制；進而研究如何用氧空位這單一參數，同時調控電、磁兩個序參量，並增強磁電耦合作用。同時我們也將研究氧空位的循環特性，通過循環與物理性質的結合，深入理解薄膜中的氧空位效應；並通過氧空位的作用，增強EBTO的功能性。
結題摘要
氧空位是氧化物薄膜中的固有缺陷，也是調控其功能性的有效手段。雖然現在已有一系列工作研究氧空位對氧化物薄膜物理性質的作用，但對很多基本機制還沒有清晰的理解，從而限制了氧化物薄膜的廣泛套用。本項目以多鐵性Eu0.5Ba0.5TiO3 (EBTO)薄膜為對象，分析氧空位作用於晶格結構和電子結構的機理；通過電、磁性質測量，研究氧空位對多鐵性質的作用機制。主要進展如下。1. EBTO薄膜的製備及氧空位調控。用脈衝雷射沉積的方法製備了EBTO薄膜，並通過改變沉積氧壓，來調控薄膜中氧空位的含量。用盧瑟福背散射(Rutherford backscattering spectrometry, RBS)進行陽離子(Eu, Ba和Ti)之間摩爾比的測試，同時用核共振背散射譜(Nuclear resonance backscattering spectrometry, NRBS)的方法定量測量EBTO薄膜中氧含量。用XPS進行了陽離子價態的測量，發現Ba和Ti的價態基本保持不變，Eu離子的價態隨氧空位發生相應變化。2. EBTO薄膜中氧空位對鐵電性質和磁電耦合的作用機制研究。用變溫SHG方法測試了EBTO薄膜的鐵電居里溫度，發現可以通過增加氧空位，使得薄膜的鐵電居里溫度從250K提高到約400K。通過壓電力顯微鏡(PFM)在室溫觀測到EBTO薄膜明顯的鐵電性，證明EBTO成為一種可以在室溫套用的鐵電性材料。用高分辨STEM的手段發現，氧空位的出現可以使得Ti離子發生明顯位移，從而提高材料的鐵電居里溫度，並用第一性原理方法證明了STEM的結果。3. EBTO薄膜中氧空位對介電性質的調控。系統研究了氧空位含量對介質材料介電馳豫性質的影響，發現氧空位的存在引起Ti離子位移增強；在電場的作用下，氧空位導致的極化子與Ti離子位移耦合，從而形成EBTO薄膜中的介電馳豫。介電馳豫的激活能隨氧空位含量增加而提高。項目共發表論文24篇，包括PRB 1篇，APL 5篇，ACS Appl. Mater. & Inter. 2篇，應邀綜述文章一篇。共培養博士生2名、碩士生2名，其中2名碩士生已經畢業。
