《多鐵性薄膜材料的磁電耦合增強及磁熵特性的研究》是依託蘇州大學，由曹海霞擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：多鐵性薄膜材料的磁電耦合增強及磁熵特性的研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：曹海霞
- 依託單位：蘇州大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
以同時具有（反）鐵電序和（反）鐵磁序的單相多鐵性薄膜材料為研究對象，重點研究其磁電耦合增強效應和磁熵特性。將採用基於VASP軟體的第一性原理計算、基於Potts模型的蒙特卡羅數值模擬和建立理論模型（如球形無規鍵-無規場模型連榜頁，海森堡模型，唯象Landau-Ginzburg理論），系統地研究各種磁電耦合起源不同的單相多鐵性材料的磁電耦合機理及朵訂束其在具體材料系統中可能的實現方式，進一步探索磁電耦合的動態表現形式，激發電磁振子產生的選擇定則。探索與磁場相關的磁電容和磁熵特性，研究溫度、外磁場對具體薄膜材料的磁電容和磁熵的調控作用，討論產生巨磁電耦合和巨磁熵效應的微觀物理機制和有效途徑。深入研究薄膜厚度，薄膜和基底之間的應力等因素對多鐵性薄膜的等溫熵變和危立店絕熱溫度差的影響。本項目將緊密結合相關的實驗研究進展，以給實驗研究和電磁效應顯著的新型材料設計和器件研製提供重要參考。
結題摘要
本項目首先研究了具有G-型反鐵磁序的量子順電體EuTiO3的多鐵性。采嚷採用基於VASP軟體頁朵匪的密度泛函理論的第一性原理計算，系統地研究了EuTiO3塊狀材料、考慮了氧八面體傾斜和旋轉的具有氧空位的EuTiO3的電子結構及磁學性質。研究表明氧空位濃度較大時基態為鐵磁基態，反鐵和擔疊鑽磁-鐵磁轉變濃度與高溫相和低溫相有關。探索了產生巡遊鐵磁性的物理微觀起源。另外，研究了LaAlO3/EuTiO3具有np-型超晶格及n-型界面異質結構的界面電子重構特性，探索了電導特性的微觀物理機制。 其次，在常規鐵電體BaTiO3中摻雜Co-OV complex實現室溫下的鐵電鐵磁性。採用基於VASP軟體的LDA+U第一性原理計算的方法，研究了Co離子摻雜對鐵電體BaTiO3的磁性和鐵電性的影響。研究發現Co離子和氧空位距離最近形成Co-OV complex時，能量最低，保持絕緣性，Co離子為+2價，處於高自旋態。進一步研究表明兩個Co-OV complex沿c軸方向排列時能量最低，結構最穩定。本項研究工作和美國德克薩斯大學奧斯汀分校Prof. Alex Demkov合作完成。 第三，研究了具有非本徵鐵電相變的RMnO3中的動態磁電耦合效應。從海森堡模型的耦合哈密頓量出發，運用二次量子化的方法，計算了螺旋相中的自旋波色散關係，並得到了磁振子和光學聲子的耦合激發模，即電磁振子的頻率。從靜態電極化與自旋間的關係出發，全面分析了可能出現的動態耦合方式，從而解釋了擁有ab自旋螺旋平面的錳氧化物中的電磁振子。 第四，採用Landau-Ginzburg-Devonshire理論與熱力學理論相結合，研究了EuTiO3薄膜、納米線產生鐵電鐵磁性的條件以及熵變效應。考慮了EuTiO3薄膜與基底材料之間由於晶格常數失配產生的應力效應，納米線的表面張力作用及納米線的尺寸效應對絕熱溫度差的影響。討論了多鐵性薄膜材料EuTiO3及納米線中產生巨熵變效應的物理條件。 第五，基於全波散射理論和Maxwell應力張量積分技術，研究了徑向各向異性球形顆阿只汽妹粒的光力。研究表明具有各向異性的瑞利球的光力在特定條件下出現異常。因此各向異性瑞利球上的光力在電耦極共振處可通過調節各向異性力增強。此部分研究成果已在Optics Express (2014)22:27355上發表。
