ZnO基单相多铁材料的同步辐射研究

项目名称： ZnO基单相多铁材料的同步辐射研究

项目编号： No.U1332131

项目类型： 联合基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 闫文盛

作者单位： 中国科学技术大学

项目金额： 66万元

中文摘要： 兼有铁电和铁磁两种属性的单相多铁材料是研制集光、电、磁特性于一体的下一代多功能自旋电子学器件的重要材料，为实现信息的处理、存储和传输的一体化同时进行提供了物质基础。制备出具有强磁电耦合的室温单相多铁材料及了解其磁电耦合机理，是当前需要解决的首要问题。本项目利用脉冲激光沉积法共掺杂过渡金属元素，在ZnO中分别产生铁磁和铁电单元，并通过引入杂质(Li+)和缺陷(氧空位)调控相互间的磁电耦合效应，制备出与Si工艺相兼容的具有强磁电耦合效应的ZnO基室温单相多铁材料。利用XAFS技术对微结构(电子结构和局域结构)的敏感性，结合SQUID、铁电仪、高分辨电镜等测量手段及第一性原理计算，研究引入杂质和缺陷前后磁性离子的微结构与样品的铁磁和铁电变化规律，建立两者之间的内在联系，从实验和理论上认识铁电、铁磁和磁电耦合效应产生以及可被调控的微观机理，为实现单相多铁材料的可控制备和性能调控提供新方法和新机理。

中文关键词： X 射线吸收谱学；铁磁性；掺杂；第一性原理计算；

英文摘要： Thanks to the combined ferroelectric and ferromagnetic properties, single-phase multiferroic materials are important materials for the development of the next generation multifunctional spintronics devices with a set of optical, electrical and magnetic functions, and provide the material basis for the integration of information processing, storage and transmission at the same time. Currently the most important issue is to prepare single-phase multiferroic materials with a strong magnetoelectric effects at room temperature and to understand the magnetoelectric coupling mechanism. In this project we will prepare ZnO-based single phase multiferroic materials with strong magnetic coupling effect at room temperature using a method compatible with the Si process, i.e., to generate the ferromagnetic and ferroelectric cells through PLD approach doping ZnO with transition metal elements, and regulate mutual magnetic coupling effect through the introduction of impurities (Li +) and defects (oxygen vacancy). Combining XAFS techniques with measurements of the SQUID, ferroelectric analyzer, high-resolution electron microscopy and first-principles calculation of the sensitivity of the micro-structure (electronic and local structure), we will study the micro-structure of the magnetic ions and magnetoelectric effects before an

英文关键词： XAFS；ferromagnetism；doping；density-functional theory；