《多鐵異質結中電場調控自旋交換耦合及其誘導鐵磁反轉》是依託西安交通大學，由周子堯擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：多鐵異質結中電場調控自旋交換耦合及其誘導鐵磁反轉
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：周子堯
- 依託單位：西安交通大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
針對當前多鐵材料研究領域亟待解決的器件套用問題，結合申請人現有的工作基礎，選取電寫磁讀的磁電存儲器作為研究對象，構建反鐵磁/鐵磁/鐵電和鐵磁/BiFeO3多鐵異質結，探索不同材料體系中磁電耦合和反鐵磁/鐵磁交換耦合的共同作用，打破電場調控鐵電基底應力的軸對稱分布，闡明內在機理，並建立相應數學模型進行模擬和預測，最終實現電場調控磁化強度180度翻轉。利用仿真計算，結合反鐵磁/鐵磁/鐵電異質結電場翻轉磁化強度的實驗結果，指導和最佳化器件結構設計和開發，保證器件功能的最大化。為成功地設計並開發新一代低功耗、微型化、低噪聲、超快回響的新型磁電存儲器提供堅實的技術保障。
結題摘要
針對當前多鐵材料研究領域亟待解決的器件套用問題，結合申請人現有的工作基礎，構建了多種新型多鐵性（外延）磁電異質結，研究了基於多鐵性磁電異質結的電場調控磁各向異性、鐵磁/反鐵磁耦合、鐵磁共振場、鐵磁共振線寬、垂直交換偏置、超彈性等綜合磁電性能，發展了相關定量評價以上磁電耦合特性的實驗方法和實驗手段，並在此基礎上探索了新型物理場（靜電場、應力應變場、光場等）、新型基底（柔性基底等）調控薄膜磁學性能的方法，然後通過第一性原理計算深入研究了其內部機理，為相關自旋電子學器件的研製奠定了技術基礎。主要結果如下：（1）：成功製備了FeCoB/Ru/FeCoB/PMN-PT多層異質結，實現了在不同厚度下鐵磁耦合與反鐵磁耦合的轉變，以及外部電場下鐵磁耦合與反鐵磁耦合之間的非易失性調控；（2）成功製備了Pt 4nm/IrMn 4nm/（Co 7Å/Pt 9.5Å）2/Ta 3 nm/PMN-Pt（011）多鐵異質結構，實現了以應力為媒介的電控垂直交換偏置和以電荷為媒介的電控垂直交換偏置；（3）通過脈衝雷射沉積技術（PLD）在(001)SrTiO3(STO)基底上製備出BTO/Sr3Al2O6(SAO)異質結，在去離子水中溶解SRO得到無支撐的（Free-standing）BTO薄膜，實驗發現該薄膜具有超彈性，並闡明鐵電疇反轉是薄膜柔性和超彈性的來源；（4）製備了以柔性雲母為基底的mica/Ta/(Pt/Co)x/Pt/ionic gel/Pt層合異質結，在其形變狀態下，定量分析了極化柔性離子凝膠層在界面處電荷集聚和磁性材料形變過程帶來的應力應變對於垂直磁矩翻轉的作用，基於鐵磁共振原理提出了柔性可調磁電耦合器件模型，對可穿戴微波器件的設計與研發具有重要意義；（5）利用磁控濺射方法和旋塗法成功製備光-電-磁三重耦合的異質結SiO2/Si/Ta(4nm)/Co(xnm)/PTB7-Th:PC71BM(54nm)/Pt(3nm)，證實了可見光對異質結飽和磁化強度和鐵磁共振的調控作用，運用第一性原理計算深入研究並揭示了其內部機理，為光伏自旋電子學器件鋪平了道路。
