《BiFeO3單層及其異質多層薄膜疇結構調控及電子輸運特性》是依託北京郵電大學，由唐為華擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：BiFeO3單層及其異質多層薄膜疇結構調控及電子輸運特性
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：唐為華
- 依託單位：北京郵電大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
近年來BiFeO3的多鐵性引起人們的極大興趣。在BiFeO3薄膜樣品中觀察到條紋疇結構和分數維數的疇結構，疇的大小及周期直接影響疇壁處的多鐵耦合，進而影響電子的輸運特性。本項目一方面採用微納米加工方法在SrTiO3<100>取向襯底上加工獲得微納圖形結構，繼而在具有微納結構的襯底上外延生長BiFeO3單層薄膜，通過這些微納圖形結構產生的應力調控BiFeO3薄膜的疇結構；愉戰腳蘭另一方面，通過生長BiFeO3/SrTiO3異質多龍翻府層薄膜調控BiFeO3薄膜的疇結構。研究電場或磁場控制下BiFeO3的多鐵薄膜的電疇和磁疇結夜潤頌構和電場、磁場或光輻照下BiFeO3的多鐵薄膜的電子輸運特性。相關研究對於理解多鐵之間的耦合機理以及解決在器件套用芝笑煉項方面的基礎問題都具有重要的意義。
結題摘要
本項目主要圍繞BiFeO3等具有鈣鈦礦結構的多鐵材料展開研究。理論方面主要採用第一性原理計算BiFeO3體系各種晶相的晶格與電子結構、體系總能量以及元晚各晶相之間的相轉變；實驗方面採用射頻磁控濺射和脈衝雷射沉積等薄膜沉積技術，在多種單晶襯底上生長獲得高質量的外延薄膜，通過薄膜X射線衍射技術、掃描電子顯微鏡、龍謎祝透射電子顯微鏡分析薄膜結構和取向、表面形貌、薄膜界面等微結構，同時採用低溫磁和電學性能測量系統、光譜儀表征獲得樣品的電、磁和光學性能。研究BiFeO3及其他相關體系的微結構與光電磁性能的關聯。主要研究內容包括： 1. 在BiFeO3的基礎上進行元素替代研究，併合成了TbFeO3、TbMnO3、FeMnO3和 KMF3 (M=Mn,Co,Ni)等多個體系多鐵材料。研究了元素替代對材料的晶體結構，磁有序和鐵電有序性能的影響，採用第一性原理，研究多鐵材料的晶體結構，電子結構，分析多鐵材料的物理機制；2. 利用磁控濺射在單晶襯底上製備出了外延薄膜和超晶格結構，分別對薄膜的結構、形貌及物性進行了研究，微觀界面的應力對薄膜或者超晶格整體性能的影響；3.利用第一性原理對BiFeO3晶格結構的穩定性進行了研究，分析單晶襯底晶格結構與BiFeO3薄膜晶格結構的失配對薄膜晶體結構的影響，對於理解磁電之間的耦合具有一定局歸故的指導意義；4. 利用STO襯底表面微納米圖形結構調控BFO薄膜的疇結構，利用BFO/STO多層薄膜結構調控BFO薄膜的疇結構，研究多層膜之間的相互調製作用以及對電子傳輸性能的影響；5. 研究BFO疇結構與多鐵耦合之間的關係在實現對BFO疇結構的有效調控的基礎上,研究電場或磁場控制下BFO的多鐵薄膜的電疇和磁疇結構的演化動力學。試圖闡明BFO薄膜疇的大小和周期與疇壁間多鐵耦合的關聯，深化對多鐵機理的理解。6.研究應力調控的BFO薄膜和BFO/STO多層薄膜的漏電行為，有研究者提出BFO/STO超晶格可能是改善BFO薄膜漏電行為的一個有效途徑。通過對BFO薄膜微結構調控進而影響疇的大小和周期，可能在調節鐵電矯頑場、改善BFO薄膜漏電行為方面起到積極的作用。通過本項目的研究共發表學術論文30多篇，其中SCI收錄論文18篇，申請發明專利6項，完成碩士論文16篇。引進香港大學博士1人，指導博士後1人，培養研究生20多名，其中博士生2名，畢業碩士生16名。
