铁电及多铁性氧化物与金属异质结界面的构筑、量子态探测与电场调控

项目名称： 铁电及多铁性氧化物与金属异质结界面的构筑、量子态探测与电场调控

项目编号： No.11274045

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 张金星

作者单位： 北京师范大学

项目金额： 90万元

中文摘要： 关联体系固体异质结界面通常会出现奇异物理特性以及新奇量子效应：如绝缘体界面的超导特性，铁磁与超导界面的轨道重构现象，反铁磁界面的增强自发磁化效应等。这些界面处的新奇特性在其母体材料中是不存在的，为我们研究关联体系中的电荷、自旋、轨道、晶格的相互作用提供了更广阔的空间。由于电场可控性，铁电、多铁性材料将在低能耗、高密度信息器件中发挥重大作用。本项目将在申请人近年来对铁电、多铁性薄膜以及氧化物磁电异质结研究的基础上，继续利用激光分子束外延等技术，来实现铁电、多铁性氧化物与磁性金属异质结界面的构筑。着重研究外延铁电、多铁性氧化物与磁性金属界面的自旋、轨道等量子态相互作用，以及由此引起的界面磁电耦合效应。在理解其物理机制的基础上优化性能，结合离子束刻蚀等技术进行微纳加工，实现界面新奇量子态的电场调控。探索室温界面磁电效应在低能耗，高读写速度和高存储密度等电子信息器件上的应用。

中文关键词： 多铁性；氧化物薄膜；分子束外延；扫描探针显微镜；磁电耦合

英文摘要： Novel physical phenomena and quantum effect usually emerge at solid heterostructure interface in correlated systems, e.g. superconductivity at the interface between two insulators, orbital reconstruction at the interface between superconductive and ferromagnetic materials, enhanced spontaneous magnetism between two antiferromagnetic phases etc. All of the above exotic behaviors are absent in their parent materials, which provides us more opportunities to study charge, spin, orbital degree of freedom in the two dimensional system. Ferroelectric and multiferroic materials may play critical roles in the future possible applications of low-energy cost, high density electronic devices due to their ability of electrical control. In this project, based on applicant's recent study on the ferroelectric/multiferroic thin films and magnetoelectric heterostructures, we will use physical deposition techniques like laser molecular beam epitaxy, sputtering, atomic layer deposition etc. to fabricate the oxide/metal heterostructures. The applicant will focus on the study of the charge, orbital, spin and their possible coupling at the interface of oxides and magnetic metals. With the full understanding of the physical mechanism of interface effects such as magnetoelectric coupling, applicant and the collaborators will try to rea

英文关键词： multiferroic；oxide thin films；molecular beam epitaxy；scanning probe microscopy；magnetoelectric coupling