新型多鐵材料SrMnO3薄膜的量子調控

《新型多鐵材料SrMnO3薄膜的量子調控》是依託清華大學，由於浦擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：新型多鐵材料SrMnO3薄膜的量子調控
• 依託單位：清華大學
• 項目負責人：於浦
• 項目類別：面上項目

項目摘要

近年來，多鐵性材料及其磁電耦合效應因其蘊含的豐富物理和廣闊套用前景而吸引了廣泛關注。最近，第一原理計算和實驗研究揭示了一類全新的單相多鐵材料，AMnO3 (A=Ca, Sr, Ba)。因為自旋和聲子的相互作用，該材料呈現出與磁序強烈耦合的鐵電序。本課題將對應變SrMnO3薄膜中多鐵序的量子調控進行系統研究。我們首先通過調節襯底與薄膜之間的應力來了解結構改變與晶格極化畸變的關聯以及由此而產生鐵電序的物理特性。我們將研究這個體系中的磁電耦合機制；既探索利用磁場控制介電和鐵電性質以及利用應力或外加電場控制磁性的可能性。最後基於該模型系統，我們將對鐵電疇壁等量子受限系統中的局域導電、磁阻效應等進行研究。我們預期本項研究將為多鐵性研究開闢一個全新的道路。

結題摘要

多鐵材料及其磁電耦合效應因所蘊含的豐富物理特性和廣闊套用前景而吸引了廣泛的關注。最近，第一原計算和實驗研究揭示了一類全新的單向多鐵材料，AMnO3 (A=Ca, Sr, Ba)。因為自旋和聲子的相互作用，該材料呈現出與磁序強烈耦合的鐵電序。受此啟發，本課題圍繞應變SrMnO3薄膜的多鐵序的量子調控進行系統研究。在本項目的支持下，課題組目前已經完成對於SrMnO3高質量薄膜的製備，有效的解決了國際上眾多研究小組所廣泛面臨的氧缺陷問題的苦擾；在國際上首次實現了對於該樣品的本徵鐵電極化的測量；通過對於該薄膜樣品的外延應力依賴研究，發現了應力誘導下的SrMnO3反鐵磁基態的演變以及其對於鐵電特性的影響。在此基礎上，課題組還在本項目的支持下進一步拓展了研究的方向，在鐵酸鉍中發現了電場誘導的鐵電結構相變，不但突出地揭示了多鐵性模型體系鐵酸鉍中尚未發現的巨大的電場可調的彈性特性以及顯著的壓電特性，為未來的鐵電和多鐵研究開闢了一個全新的發展空間。同時通過近場掃描微波阻抗譜測量解決了當前鐵電疇壁研究中，直流電流小、不易觀測等問題，並且這一手段由於微波信號與疇壁的耦合較小，而對疇壁不存在破壞性，能夠實現疇壁信號的非破壞性讀取。這一研究使鐵電疇壁向著新型電子器件套用這一目標又跨出了一步，同時也為其它材料微觀導電性研究提供了一種新型的手段。項目執行期間共發表學術論文7篇。在國際會議上作邀請報告9次。