《BiFeO3多鐵薄膜表面、界面能帶結構的光電子譜研究》是依託中國科學院合肥物質科學研究院，由陳峰擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：BiFeO3多鐵薄膜表面、界面能帶結構的光電子譜研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：陳峰
- 依託單位：中國科學院合肥物質科學研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
BiFeO3室溫多鐵材料兼具鐵電性和磁性，磁、電之間的耦合賦予了電子器件許多新穎的功能和特點，同時豐富了強關聯電子的物理圖像，引起了人們極大的研究興趣。由於薄膜物性和器件性能都強烈依賴於界面的性質，本項目將利用光電子譜這一直接有效的實驗手段，研究BiFeO3薄膜的表面、界面能帶結構。我們將在前期研究Pb(Zr,Ti)O3鐵電薄膜界面的基礎上，選擇不同的單晶襯底製備外延BiFeO3多鐵薄膜，研究晶格應力引起的薄膜表面費米能級的變化；結合原位電極生長方式，研究晶格取向和電極類型引起的界面能帶結構的變化以及界面形成中的化學反應；同時探索電場和磁場調製下多鐵材料界面勢壘的演變規律，以了解多鐵極化界面的能帶結構與極化電荷及磁場的關係。這些工作將為高質量多鐵隧道結和新型多鐵器件的研製提供必要的實驗基礎。
結題摘要
BiFeO3室溫多鐵材料兼具鐵電性和磁性，磁、電之間的耦合豐富了強關聯電子的物理圖像，賦予電子器件許多新穎的功能和特點，引起了人們極大的研究興趣。其薄膜物性和器件性能都依賴於界面的性質，本項目將在前期Pb(Zr,Ti)O3的研究基礎上，使用光電子譜方法研究了BiFeO3多鐵薄膜的與金屬電極以及氧化物電極的界面形成，作為對比同時研究同樣具有鈣鈦礦結構的KNN薄膜的界面，發現：（1）BFO薄膜與金屬電極之間有明顯的化學反應，氧化Bi可以被還原成金屬Bi，而BFO與氧化物ITO的界面之間則沒有此一反應。BFO的這一性質與PZT類似，而且兩者都具有明顯的疲勞效應；（2）KNN與金屬和氧化物之間的界面都未觀測到明顯的元素價態變化，而且KNN具有非常難得抗疲勞特性。這一研究結果表明鐵電材料的疲勞行為與其界面有著非常直接的關聯。本項目對闡明多鐵界面能帶排列的形成機制，揭示鐵電材料的疲勞行為形成機制提供了實驗結果，為多鐵隧道結及新型多鐵器件的實驗與理論研究奠定基礎，也為氧化物極性界面的研究提供了新的思路和方法
