《鐵磁/鐵電多鐵異質結微疇介觀磁電耦合研究》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由李裴森擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：鐵磁/鐵電多鐵異質結微疇介觀磁電耦合研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：李裴森
- 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
基於應力機制的鐵磁/鐵電多鐵異質結因其良好的室溫工作能力，在多鐵材料中占據著重要的地位，其較大的磁電耦合效應也預示著其套用潛能。研究表明鐵電疇在實現新奇的電場調控磁性中起著關鍵的作用，然而，在該體系中鐵磁疇與鐵電疇如何關聯以及鐵電材料的疇壁、電疇翻轉是如何影響體系的磁電耦合效應等科學問題還有待回答。針對這些具體的科學問題，本項目擬通過原位電場下空間分辨的微疇表征與微磁模擬相聯合的研究方法，從介觀尺度系統地研究鐵電材料電疇尺寸、疇壁及電疇翻轉類型對鐵磁材料磁疇結構及其隨電場演化規律的影響，著力從鐵電疇及其翻轉的介觀角度揭示鐵磁/鐵電多鐵異質結磁電耦合的機理，為複合多鐵材料的器件化和小型化奠定理論和實驗基礎。
結題摘要
本項目按照計畫書要求，主要進行介觀磁電耦合機理和新概念磁電耦合器件研究。相關研究從理論出發，利用微磁仿真和多物理場仿真相結合手段，從介觀尺度揭示鐵電/鐵磁複合材料的電場調控磁特性；在此基礎上通過引入空間分辨的電場調控磁表征技術，深入研究了CoFeB/PMN-PT多鐵異質結體系鐵電疇、鐵電疇壁和鐵磁疇及其疇壁的相互關係，並研究了在原位電場驅動下，鐵磁疇及其疇壁的變化規律，解決了磁電耦合內在機理及其在多鐵磁電器件微型化等關鍵問題。在此基礎上，進一步探討CoFeB/MgO/CoFeB基磁性隧道結體系的電場操控研究，以應力為媒介為突破點，通過鐵電功能疇、微電極應力工程等途徑，實現了磁性隧道結的磁電阻狀態的全電場操控和手性操控。項目按研究計畫順利開展，執行期間，申請國家發明專利3項，其中2項已授權；發表SCI論文13篇，其中1篇一作ACS Applied Materials & Interfaces, 1篇Nature Communications，1篇Science Advances，以及1篇Advanced Functional Materilas等。參加國際重要磁學相關學術會議1次，做口頭報告1次。參加國內會議3次，做邀請報告2次。 本項目的重要研究成果如下：（1）開發了空間分辨電場調控磁技術，並首次在CoFeB/PMN-PT(001)體系中，從實驗上觀察了磁矩沿著鐵電疇面內極化分量方向的直接證據，且通過微觀表征技術，觀察到兩種電場調控磁行為（Loop和Butterfly），結合巨觀電場調控磁特性，提出了鐵電疇翻轉相關的空間分辨電場調控磁行為；在上述研究基礎上，進一步利用微納米加上技術，製備了受限CoFeB微米島/PMN-PT結構，通過原位表征技術，觀察到了三種電場調控磁特性，分別對應於不同鐵電疇翻轉形式及多鐵電疇翻轉，且進一步觀察到了鐵電疇翻轉對鐵磁疇壁的調控現象，相關論文（2篇）獲得國際上廣泛關注。（2）成功在PMN-PT(011)體系上集成了磁性隧道結器件，磁電阻變化率達到200%，在此基礎上，利用鐵電疇功能疇及微電極應力工程設計，在國際上首次實現了無外磁場輔助下，隧道結磁電阻狀態的全電場操控。另外，進一步深入開發了納米隧道結工藝，並成功在納米結中實現磁電阻操控，觀察到了磁電阻翻轉手性的電場操控特性，已發表的（2篇）論文受到國際上廣泛關注。 總之，本項目
