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BiFeO3多铁薄膜表面、界面能带结构的光电子谱研究
结题报告
批准号:
11204313
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
30.0 万元
负责人:
陈峰
学科分类:
A2004.凝聚态物质电子结构
结题年份:
2015
批准年份:
2012
项目状态:
已结题
项目参与者:
邵淑芳、李峰、肖宇、钱文超
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中文摘要
BiFeO3室温多铁材料兼具铁电性和磁性,磁、电之间的耦合赋予了电子器件许多新颖的功能和特点,同时丰富了强关联电子的物理图像,引起了人们极大的研究兴趣。由于薄膜物性和器件性能都强烈依赖于界面的性质,本项目将利用光电子谱这一直接有效的实验手段,研究BiFeO3薄膜的表面、界面能带结构。我们将在前期研究Pb(Zr,Ti)O3铁电薄膜界面的基础上,选择不同的单晶衬底制备外延BiFeO3多铁薄膜,研究晶格应力引起的薄膜表面费米能级的变化;结合原位电极生长方式,研究晶格取向和电极类型引起的界面能带结构的变化以及界面形成中的化学反应;同时探索电场和磁场调制下多铁材料界面势垒的演变规律,以了解多铁极化界面的能带结构与极化电荷及磁场的关系。这些工作将为高质量多铁隧道结和新型多铁器件的研制提供必要的实验基础。
英文摘要
Currently BiFeO3 is the only emerged single-phased multiferroic material with simutaneous ferroelectric and magnetic orderings at room temperature. It has been extensively studied due to its potential application of new generation memory and spintronic devices, and also its interesting physics related to the stongly correlated electronic system. While the interface, e.g. the electorde material, the Schottky barrier and the band alignment, play a crucial role in stablizing the ferroelectric domain and establishing highly reliable performance of the devices. Based on the previous studies on PZT interface, this project will concern on the surface and interface of multiferroic BiFeO3 thin films by means of photoelectron spectroscopy, and try to give a systematical, direct and quantitive determination results especially on the band structures and chemical reactions at the interface with different electrodes, furthermore, we will explore the modulation of the barrier heights at the multiferroic interfaces by electric and magnetic field, and the absolute variation values are expected. The relationship between the band structure and the lattice strain,lattice orientation, polarization and even the magnetic field at the multiferroic interface will be deduced. This study is important for clrifying the mechanism of the band alignment and explaining the variation of the barrier height at the multiferroic interface.The results definitely will be helpful for the experimental and theoretical research on multiferroic tunnel junctions and other novel devices as well, also the photoelectron spectroscopy route will provid another possibility to investigate the polar interfaces among oxide heterojunctions.
BiFeO3室温多铁材料兼具铁电性和磁性,磁、电之间的耦合丰富了强关联电子的物理图像,赋予电子器件许多新颖的功能和特点,引起了人们极大的研究兴趣。其薄膜物性和器件性能都依赖于界面的性质,本项目将在前期Pb(Zr,Ti)O3的研究基础上,使用光电子谱方法研究了BiFeO3多铁薄膜的与金属电极以及氧化物电极的界面形成,作为对比同时研究同样具有钙钛矿结构的KNN薄膜的界面,发现:(1)BFO薄膜与金属电极之间有明显的化学反应,氧化Bi可以被还原成金属Bi,而BFO与氧化物ITO的界面之间则没有此一反应。BFO的这一性质与PZT类似,而且两者都具有明显的疲劳效应;(2)KNN与金属和氧化物之间的界面都未观测到明显的元素价态变化,而且KNN具有非常难得抗疲劳特性。这一研究结果表明铁电材料的疲劳行为与其界面有着非常直接的关联。本项目对阐明多铁界面能带排列的形成机制,揭示铁电材料的疲劳行为形成机制提供了实验结果,为多铁隧道结及新型多铁器件的实验与理论研究奠定基础,也为氧化物极性界面的研究提供了新的思路和方法
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:10.1063/1.4826678
发表时间:2013-10
期刊:Applied Physics Letters
影响因子:4
作者:X. Lian;Feng Chen;X. Tan;Pingfan Chen;Lingfei Wang;Guan-Yin GAO;Shaowei Jin;Wenxuan Wu
通讯作者:X. Lian;Feng Chen;X. Tan;Pingfan Chen;Lingfei Wang;Guan-Yin GAO;Shaowei Jin;Wenxuan Wu
DOI:10.1007/s10832-014-9981-6
发表时间:2015-01
期刊:Journal of Electroceramics
影响因子:1.7
作者:Yuan-Hang Li;Feng Chen;Guan-Yin GAO;Haoran Xu;Wenbin Wu
通讯作者:Yuan-Hang Li;Feng Chen;Guan-Yin GAO;Haoran Xu;Wenbin Wu
DOI:10.1063/1.4897960
发表时间:2014-10
期刊:AIP Advances
影响因子:1.6
作者:X. Tan;Feng Chen;Pingfan Chen;Haoran Xu;Binbin Chen;F. Jin;Guan-Yin GAO;Wenxuan Wu
通讯作者:X. Tan;Feng Chen;Pingfan Chen;Haoran Xu;Binbin Chen;F. Jin;Guan-Yin GAO;Wenxuan Wu
Enhancing the orthorhombicity and antiferromagnetic-insulating state in epitaxial La0.67Ca0.33MnO3/NdGaO3(001) films by inserting a SmFeO3 buffer layer
通过插入 SmFeO3 缓冲层增强外延 La0.67Ca0.33MnO3/NdGaO3(001) 薄膜的正交性和反铁磁绝缘态
DOI:10.1063/1.4902951
发表时间:2014-11
期刊:J. Appl. Phys.
影响因子:--
作者:X. L. Tan;G. Y. Gao;P. F. Chen;H. R. Xu;B. W.
通讯作者:B. W.
Electric-Field-Modulated Nonvolatile Resistance Switching in VO2/PMN-PT(111) Heterostructures
VO2/PMN-PT(111) 异质结构中的电场调制非易失性电阻开关
DOI:10.1021/am405767q
发表时间:2014-04-09
期刊:ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES
影响因子:9.5
作者:Zhi, Bowen;Gao, Guanyin;Wu, Wenbin
通讯作者:Wu, Wenbin
竖直排列纳米复合结构对(K,Na)NbO3基无铅压电薄膜的物性调控研究
(K,Na)NbO3(KNN)基无铅压电材料的带隙宽度调制和光伏效应研究
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