氧化物薄膜中的多维应变效应研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11274237
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    93.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2006.铁电与多铁体系
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2016-12-31

项目摘要

Strain has been approved to be critical to determine physical properties of oxide thin films. There have been series of therotical and experimental works to invesigate the strain effects. Most of them fouced on the strain between thin film and substrate or the strain between different layers on a multilayer structure (called as lateral strain). While such lateral strain control experiments are elegant, the thickness over which substantial strains can be maintained is seriously limited, meaning that use of lateral strain control for any potential applications is restricted. Our recent work presented that self-assembled vertical nanocomposite systems have enormous potential to control strain in much thicker film by creating strain perpendicular to the substrate surface (called as vertical strain). On the other hand, only few papers concerned about the ralatoinsip between the strain and the microstrucre of thin film. It is technologically important and basically interested to control the microstructure of oxide thin film. Strain has been proved to be one of the critical issue. The technique to generate strain in a thicker film and the mechnism to manipulate the architecture in oxide thin films are challenges that motivate this proposal. .The targeted material, EuTiO3 (ETO), are antiferromagnetic (AFM) and paraelectric (PE) in bulk and were predicted to be ferromagnetic (FM) and ferroelectric (FE) in case of strain. We plan to fabricate single phase ETO films on different substrates and ETO based vertical composite thin films to generate lateral and vertical strains, respectively. The lateral and vertical strain effects on a) the physical properties of ETO (especially the FE-FM properties) and b) the microstructures (especially the ordered architectures) are of main interests here. We expect that our work will lead to a deeper understanding of the mechanism that how the strain generates and how it affects the physical properties and the microstructures. Furthermore, the difference between the lateral and vertical strain effects and the spin-optical phonon-strain coupling on the ETO remain active areas for research. The main goal is to enhance functionality and practicability of ETO by manipulating the strain as well as the microstructure.
应变是决定氧化物薄膜丰富物理性质的关键因素,现在已有一系列工作研究应变效应,但这些工作都有一定的局限性。其局限性在于:a)由于应变产生机制的限制,应变效应只能在很薄的薄膜中观测到;b)研究更多的集中于应变对物理性质的影响,对于应变与微结构之间的关系理解不够。本项目将以EuTiO3(ETO)为对象,从多角度研究氧化物薄膜中的应变效应。我们计划通过制备基于ETO的复合薄膜,产生直接作用于垂直方向的应变(垂直应变),从而改变应变产生的机制。并结合单相ETO薄膜的外延生长,用水平和垂直应变同时调控薄膜的物理性质和微结构,并研究应变-微结构-物理性质之间的关联性。从而结合应变作用方式的三维化和作用对象的多元化,加深对应变产生机制和作用机理这些基本问题的理解。并通过水平和垂直应变效应的比较,深入理解ETO中自旋-声子-应变之间的耦合机制。在此基础上,通过调控应变,增强ETO的功能性和实用性。

结项摘要

应变是决定氧化物薄膜丰富物理性质的关键因素,现在已有一系列工作研究应变效应,但这些工作都有一定的局限性。其局限性在于:a)由于应变产生机制的限制,应变效应只能在很薄的薄膜中观测到;b)研究更多的集中于应变对物理性质的影响,对于应变与微结构之间的关系理解不够。本项目以EuTiO3(ETO)、(Eu,Ba)TiO3 (EBTO)、SrMnO3 (SMO)为对象,从多角度研究氧化物薄膜中的应变效应。主要进展如下。.1. 利用脉冲激光沉积法,在不同基底上制备了EuTiO3:MgO (ETO:MgO)复合薄膜;利用XRD、TEM、STEM等测试手段发现,复合薄膜有清晰的垂直有序结构,其中MgO体现为纳米柱,ETO体现为基体(matrix);通过这种垂直有序结构可以给ETO施加垂直方向约2.35%的应变。在应变的作用下,ETO:MgO复合薄膜体现出明显的铁磁-铁电性。同时通过测量ETO:MgO复合薄膜中的磁介电效应,发现介电常数在铁磁距离温度(3.5k)附近有明显的反常行为,而这种反常行为随磁场强度的增加而减弱,说明磁电之间存在耦合作用。.2. 研究了EBTO薄膜中的氧空位效应。通过精确调控氧空位含量,使得EBTO薄膜中的磁有序从反铁磁有序变成铁磁有序,同时其铁电居里温度从213 K提高到约450 K。利用SHG的手段,发现薄膜的铁电居里温度随氧空位含量的增加而提高。.3. 制备了Eu0.5Ba0.5TiO3:MgO (EBTO:MgO)复合薄膜。利用XRD、TEM、STEM等测试手段发现,复合薄膜有清晰的垂直有序结构,其中MgO体现为纳米柱,EBTO体现为基体(matrix);通过这种垂直有序结构可以给EBTO施加垂直方向约2.62%的应变。通过磁性测量发现,复合薄膜中的EBTO由反铁磁序变成了铁磁序,其铁磁居里温度约为2.5K。通过电性质测量发现,复合薄膜中EBTO的铁电居里温度提高到了室温以上,并用PFM在室温观察到了铁电畴的反转,证实了室温的铁电性。. 项目完成后共发表论文25篇。这些文章中包括Advanced Functional Materials 1篇,Physical Review B 1篇,Applied Physics Letters 5篇,在国际会议上作邀请报告3次。项目共培养博士研究生3名、硕士研究生4名,均已毕业。

项目成果

期刊论文数量(24)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Large magnetoelectric coupling in Co4Nb2O9.
Co4Nb2O9 中的大磁电耦合
  • DOI:
    10.1038/srep03860
  • 发表时间:
    2014-01-27
  • 期刊:
    Scientific reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Fang Y;Song YQ;Zhou WP;Zhao R;Tang RJ;Yang H;Lv LY;Yang SG;Wang DH;Du YW
  • 通讯作者:
    Du YW
Role of modulus mismatch in vertically aligned nanocomposite formation during spinodal decomposition in constrained films
约束薄膜旋节线分解期间模量失配在垂直排列纳米复合材料形成中的作用
  • DOI:
    10.1063/1.4823700
  • 发表时间:
    2013-09-30
  • 期刊:
    APPLIED PHYSICS LETTERS
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Liao, X. B.;Ni, Y.;He, L. H.
  • 通讯作者:
    He, L. H.
Manipulating leakage behavior via distribution of interfaces in oxide thin films
通过氧化物薄膜中的界面分布控制泄漏行为
  • DOI:
    10.1063/1.4893778
  • 发表时间:
    2014-08
  • 期刊:
    Applied Physics Letters
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Yan Liang;Rujun Tang;Haiyan Wang;Hao Yang
  • 通讯作者:
    Hao Yang
Oxygen-Vacancy-Induced Antiferromagnetism to Ferromagnetism Transformation in Eu0.5Ba0.5TiO3-delta Multiferroic Thin Films
Eu0.5Ba0.5TiO3-δ 多铁性薄膜中氧空位诱导的反铁磁性到铁磁性的转变
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Scientific Reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Wang, Haiyan;Wang, Yongqiang;Ju, Sheng;Yang, Hao
  • 通讯作者:
    Yang, Hao
Room-temperature multiferroic and magnetocapacitance effects in M-type hexaferrite BaFe10.2Sc1.8O19
M型六方铁氧体BaFe10.2Sc1.8O19的室温多铁性和磁电容效应
  • DOI:
    10.1063/1.4961615
  • 发表时间:
    2016-08
  • 期刊:
    Applied Physics Letters
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Tang Rujun;Zhou Hao;You Wenlong;Yang Hao
  • 通讯作者:
    Yang Hao

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    邱雨

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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