《多鐵性複合薄膜的製備、磁電調控與原型器件》是依託清華大學，由南策文擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：多鐵性複合薄膜的製備、磁電調控與原型器件
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：南策文
- 項目類別：重點項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
多鐵性複合薄膜為發展基於鐵電-磁性集成效應的新型信息存儲與處理以及可調磁電器件提供了巨大潛在套用前景，已成為近來國際上一個新的研究熱點。本項目主要針對鐵電氧化物－磁性金屬複合薄膜，通過結合精細實驗和相場模擬方法深入研究這種複合異質結構薄膜體系的多鐵性效應以及內在物理機制。利用雷射分子束外延等技術，構築鐵電-磁性複合異質結構薄膜；通過發展相場方法，模擬研究在介覌尺度上的鐵彈疇/電疇—磁疇等相互作用、疇結構的形成動力學與調控機制，揭示新的物理效應；探測極化電荷對界面自旋、軌道等相互作用和巨觀磁性的影響，弄清原子尺度上的自旋—電荷—晶格相互作用的微觀物理機制；實現室溫低場的可逆調控，特別是實現電場控制的磁反轉。在理解其物理機制的基礎上，探索基於複合薄膜的超低功耗、快速信息處理等新型可調磁電器件，為實現多鐵性器件的實用化和多功能化奠定基礎。
結題摘要
多鐵性材料不同序參量間的耦合作用在新型磁電器件、自旋電子器件、新一代信息存儲器件等領域展現出巨大的潛在套用前景。本項目以鐵電-磁性複合薄膜為研究對象，從相場模擬和實驗兩方面研究了多鐵性複合異質結構薄膜體系的多鐵性效應以及內在物理機制。 理論上提出了多種純電壓調控磁化強度 180 度翻轉的物理機制，多種磁電存儲器件構型，以及新型面外電壓驅動的磁渦旋疇基的磁電存儲單元。實驗上，在多種鐵電/鐵磁複合異質結構中實現高質量複合異質結構的構築，探索了極化電荷對界面自旋、軌道等相互作用和巨觀磁性的影響，從原子尺度上理解多種自由度相互作用的物理機制，成功實現對複合薄膜界面狀態以及界面耦合的室溫電場調控，特別是實現電場控制的磁反轉。利用脈衝雷射沉積方法實現了大面積、高密度和自組裝的鐵電BiFeO3納米島生長，提出了一種利用鐵電疇壁進行信息存儲的方式，並驗證了電壓可控的高開關比，以及穩定、可重複擦寫的非易失性疇壁導電，將推動低能耗鐵電疇壁電子學和存儲器件領域的套用。 項目共發表學術論文64 篇，獲得國家發明專利授權4 項，發明專利公開4 項。國際國內會議特邀報告20餘人次。參與組織了2 次國際和4 次國內多鐵性材料分會。培養畢業了博士研究生8 人、碩士生3人、出站博士後3 人。
