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钛酸锶系列材料多铁性诱导及机理研究
结题报告
批准号:
61271078
项目类别:
面上项目
资助金额:
80.0 万元
负责人:
吕笑梅
依托单位:
学科分类:
F0123.敏感电子学与传感器
结题年份:
2016
批准年份:
2012
项目状态:
已结题
项目参与者:
何聚、金亚鸣、徐婷婷、蒋正浩
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中文摘要
量子顺电体钛酸锶具有奇异的电学和光学等特性,广泛应用于通信、数字存储等领域。最近的研究发现应力以及少量元素掺杂可以在钛酸锶材料中诱导出有意思的新现象和新性能,将钛酸锶的应用延伸至多态存储等更广阔的应用领域。因此本项目拟以钛酸锶为研究对象,系统研究过渡金属掺杂对钛酸锶的多铁性能的诱导。通过铁电、磁性、介电和磁电耦合等宏观性能的测量,结合SPM微观畴结构的观察,研究钛酸锶系列材料中过渡金属掺杂与多铁性关联的物理规律,澄清磁电耦合效应的物理机制。
英文摘要
Quantum paraelectric SrTiO3 has many strange properties,such as electric and optics, which are widely used in communication, digital storage, etc. Recently many studies found that stress and a few elements doping in materials can induce new interesting phenomena and performance, which will extend the application of SrTiO3 to wider application fields including multiple-state storage. So SrTiO3 will be as the research object in this project. We are going to study the influence of transition metal doping on SrTiO3 multiferroic performances. Through the measurement of ferroelectricity, magnetism, dielectricity and magnetoelectricity coupling combined with the observation of microscopic domain structure by SPM, we will study the physical laws related with the multiferroic properties of SrTiO3 based materials, and thus looking for the mechanism of magnetoelectricity coupling effect.
具有钙钛矿结构的钛酸锶系列材料因其特殊的磁、电性能在电子及信息等领域有着非常广泛的应用前景,特别是近年来多铁性理论的发展为该类材料的研究注入了新的活力。本项目特别关注钛酸锶系列材料的掺杂改性及相关机理分析,主要成果包括:(1)在稀磁Fe掺杂的SrTiO3(STO)陶瓷中获得了室温铁磁性,原因在于随着更多的低价Fe离子占据Sr位,Fe离子之间形成铁磁双交换作用以及非线性键合的机会增多。(2)发现Fe掺杂STO中同时存在低温下的偶极玻璃行为,源于偏心占据Sr位的Fe离子和氧空位形成的缺陷偶极子的弛豫极化。(3)制备了Mn掺杂STO多晶薄膜,在150K温度下获得高达31%的介电可调谐性,并且发现该调谐行为和极化同步变化,可能源于相同的机制,即Mn2+偏心替代A位的Sr2+形成的极化微区或偶极子;发现变价磁性离子相关的机制在MnTiO3的磁性及介电调控方面也同样适用。(4)尝试了更加广泛的掺杂改性手段,提示结构畸变及不同元素共掺杂也能造成更多不等价磁性离子,从而改变磁、电相互作用。上述工作揭示了磁、电及耦合性能提高的根源在于多种因素造成的相邻不等价磁性离子增多,进而产生的局域磁、电相互作用增强,对于新型多功能集成材料的设计及制备具有重要的参考价值。项目执行期间发表SCI论文22篇,其中通讯作者18篇,包括Adv. Mater. 1篇、Appl. Phys. Lett. 3篇、Sci. Rep. 2篇。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.1063/1.4890383
发表时间:2014-07
期刊:Applied Physics Letters
影响因子:4
作者:F. Huang;Zhenghao Jiang;Xiaomei Lu;R. Ti;Huarui Wu;Y. Kan;Jinsong Zhu
通讯作者:F. Huang;Zhenghao Jiang;Xiaomei Lu;R. Ti;Huarui Wu;Y. Kan;Jinsong Zhu
DOI:10.1002/adma.201502743
发表时间:2016-02-03
期刊:ADVANCED MATERIALS
影响因子:29.4
作者:Ju, Changcheng;Yang, Jan-Chi;Chu, Ying-Hao
通讯作者:Chu, Ying-Hao
DOI:10.1002/pssa.201532582
发表时间:2016-01
期刊:physica status solidi (a)
影响因子:--
作者:Huarui Wu;F. Huang;Xueliang Lu;Tingting Xu;Xiaomei Lu;R. Ti;Yaming Jin;Jinsong Zhu
通讯作者:Huarui Wu;F. Huang;Xueliang Lu;Tingting Xu;Xiaomei Lu;R. Ti;Yaming Jin;Jinsong Zhu
DOI:10.1002/pssa.201431193
发表时间:2014-12
期刊:physica status solidi (a)
影响因子:--
作者:Weili Zhu;Ju He;R. Ti;Yaming Jin;Tingting Xu;Chen Yue;F. Huang;Xiaomei Lu;Jinsong Zhu
通讯作者:Weili Zhu;Ju He;R. Ti;Yaming Jin;Tingting Xu;Chen Yue;F. Huang;Xiaomei Lu;Jinsong Zhu
DOI:10.1063/1.4928953
发表时间:2015-08
期刊:Journal of Applied Physics
影响因子:3.2
作者:Tingting Xu;Y. Kan;Yaming Jin;Xiaomei Lu;Huarui Wu;Ju He;Xueliang Lu;Weili Zhu;F. Huang
通讯作者:Tingting Xu;Y. Kan;Yaming Jin;Xiaomei Lu;Huarui Wu;Ju He;Xueliang Lu;Weili Zhu;F. Huang
铁电氧化物与传统半导体异质结构的特殊电学性能研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    吕笑梅
  • 依托单位:
可用于纳电子器件的铁电畴壁新颖物理特性探索
  • 批准号:
    11874208
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    64.0万元
  • 批准年份:
    2018
  • 负责人:
    吕笑梅
  • 依托单位:
半导体异质界面对钙钛矿铁电薄膜极化开关特性的影响
  • 批准号:
    51672123
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    吕笑梅
  • 依托单位:
电光晶体中亚微米周期畴结构的PFM极化制备及动力学演化研究
  • 批准号:
    50972056
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    35.0万元
  • 批准年份:
    2009
  • 负责人:
    吕笑梅
  • 依托单位:
应力和尺寸效应协同作用下的掺杂Bi4Ti3O12低维材料研究
  • 批准号:
    10574066
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    33.0万元
  • 批准年份:
    2005
  • 负责人:
    吕笑梅
  • 依托单位:
SPM诱导非线性光学晶体中有序纳米畴阵列的研究
  • 批准号:
    90401014
  • 项目类别:
    重大研究计划
  • 资助金额:
    24.0万元
  • 批准年份:
    2004
  • 负责人:
    吕笑梅
  • 依托单位:
铁电薄膜中应力效应的研究
  • 批准号:
    19904005
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    14.0万元
  • 批准年份:
    1999
  • 负责人:
    吕笑梅
  • 依托单位:
国内基金
海外基金