《鐵電鐵磁複合薄膜的生長機理、微結構調控及物理性能》是依託河北大學，由劉保亭擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：鐵電鐵磁複合薄膜的生長機理、微結構調控及物理性能
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：劉保亭
- 依託單位：河北大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目以納米鐵電鐵磁複合薄膜的可控制備為目的，採用磁控和脈衝雷射共濺射法製備0-3型、1-3型納米結構鐵電鐵磁複合薄膜，研究沉積工藝對鐵電鐵磁複合薄膜的控制作用，包括：納米棒形狀(如：串珠形、圓錐形)、納米尺寸、密度、顆粒度，結晶狀態、成分等。在存在磁控濺射電漿和脈衝雷射電漿相互作用的共濺射過程中，開展電漿的演化和薄膜生長模擬的研究，揭示鐵電鐵磁複合薄膜的生長機理，弄清納米鐵電鐵磁複合薄膜微觀結構對鐵電、鐵磁以及磁電耦合效應影響的規律。研究基片的取向、兩相比例對納米鐵電鐵磁複合薄膜的結構、界面、顆粒尺寸、磁電性能等影響的規律，全面建立鐵電鐵磁複合薄膜生長工藝-微結構-物理性能的關係，為磁電性能的剪裁（通過對組分的選取、比例、微觀結構的調整來實現）開闢新的途徑。本項目的完成將為納米鐵電鐵磁複合薄膜新結構的設計和生長機理研究提供基礎，促進納米鐵電鐵磁複合薄膜材料與器件的發展。
結題摘要
鐵電材料和鐵磁材料是兩類非常重要的功能材料，由於材料自身的特點（自發極化或自發磁化），在存儲器等方面具有廣泛套用。人工將鐵電材料和鐵磁材料按照某種空間構型生長在一起，形成鐵電-鐵磁複合材料，該複合體系不僅具有鐵電和鐵磁性能，而且，鐵電材料和鐵磁材料之間還存在磁電耦合效應。本項目以納米鐵電鐵磁複合薄膜的可控制備為目的，採用磁控和脈衝雷射共濺射法製備0-3型、1-3型納米結構鐵電鐵磁複合薄膜，研究沉積工藝對鐵電鐵磁複合薄膜的控制作用，包括：納米棒形狀、納米尺寸、密度、顆粒度，結晶狀態、成分等，弄清了相關納米鐵電鐵磁複合薄膜微觀結構對鐵電、鐵磁以及磁電耦合效應影響的規律。研究了兩相比例對納米鐵電鐵磁複合薄膜的結構、界面、顆粒尺寸、磁電性能等影響的規律，建立了鐵電鐵磁複合薄膜生長工藝-微結構-物理性能的關係，為磁電性能的剪裁（通過對組分的選取、比例、微觀結構的調整來實現）開闢新的途徑。主要研究結果：採用磁控濺射和脈衝雷射共沉積方法，成功製備了0-3、1-3型的BiFeO3：Pb(Zr,Ti)O3、(Ba,Sr)TiO3:CoFe2O4 複合薄膜；採用磁控濺射和脈衝雷射共沉積方法，成功製備了1-3型的BST：MgO、BST：LaAlO3等複合薄膜；利用脈衝雷射沉積濺射技術在高溫真空的條件下分解La0.5Sr0.5FeO3陶瓷靶材料，基於自組裝原理在SrTiO3（001）基片上製備1-3型Fe:LaSrFeO4鐵磁外延納米複合薄膜。製備了同時具有磁性和光學性能的Fe:LaSrFeO4、FePt:LaSrFeO4鐵磁電介質複合薄膜，為多功能複合薄膜的研究提供重要數據。Fe:LaSrFeO4複合薄膜位於270 nm處的吸收峰是LaSrFeO4內O2p→Fe3d電荷轉移激發以及Fe顆粒共同貢獻的結果。針對異相非超導材料較大摻雜量時YBCO複合薄膜Tc降低的特點，採用磁控與脈衝雷射共濺射法在氬氧比3:1混合氣氛中，（001）STO基片上成功構架了（BFO:YBCO/YBCO）N疊層結構的複合薄膜，為改善高摻雜複合薄膜Tc和Jc提供了新方法。本項目的完成將為納米鐵電鐵磁複合薄膜新結構的設計和生長機理研究提供基礎，促進納米鐵電鐵磁複合薄膜材料與器件的發展。
