项目名称: 多铁性复合薄膜的制备、磁电调控与原型器件

项目编号: No.51332001

项目类型: 重点项目

立项/批准年度: 2014

项目学科: 一般工业技术

项目作者: 南策文

作者单位: 清华大学

项目金额: 315万元

中文摘要: 多铁性复合薄膜为发展基于铁电-磁性集成效应的新型信息存储与处理以及可调磁电器件提供了巨大潜在应用前景,已成为近来国际上一个新的研究热点。本项目主要针对铁电氧化物-磁性金属复合薄膜,通过结合精细实验和相场模拟方法深入研究这种复合异质结构薄膜体系的多铁性效应以及内在物理机制。利用激光分子束外延等技术,构筑铁电-磁性复合异质结构薄膜;通过发展相场方法,模拟研究在介覌尺度上的铁弹畴/电畴—磁畴等相互作用、畴结构的形成动力学与调控机制,揭示新的物理效应;探测极化电荷对界面自旋、轨道等相互作用和宏观磁性的影响,弄清原子尺度上的自旋—电荷—晶格相互作用的微观物理机制;实现室温低场的可逆调控,特别是实现电场控制的磁反转。在理解其物理机制的基础上,探索基于复合薄膜的超低功耗、快速信息处理等新型可调磁电器件,为实现多铁性器件的实用化和多功能化奠定基础。

中文关键词: 多铁性;磁电耦合;复合薄膜;磁电器件;异质结构

英文摘要: Multiferroic composite thin-films have provided a great potential for developing novel information storing and processing devices, and tunable magnetoelectric devices based on integrated both ferroelectrics and magnetism, therefore they have recently become a new research hot topic. This project focuses on composite thin-films of ferroelectric oxides and magnetic metals. Combining fine experiments and phase-field modeling method, we plan to study the multiferroic effect and its physical mechanism in these composite heterostructured thin films. The ferroelectric-magnetic composite heterostructured thin films will be grown by using techniques like laser MBE. By developing phase-field method, we will model the interaction between ferroelastic domains/ferroelectric domains and magnetic domains, formation dynamics and controlling mechanism of the domain structures, revealing new physical effects behind. We will detect the effect of polarization charges on interface spin-orbital interaction and macroscopic properties, and try to understand at atomic scale microscopic mechanism of the spin-charge-orbital interaction. We will carry out reversible controlling by using low field at room temperature, especially, electric-field controlling of magnetization reversal. Based on understanding of the physical mechanisms, we will explore, based on the composite thin films, novel tunable magnetoelectric devices with superlow power consumption and fast information processing etc, establishing a firm foundation of the practical use and multifunctionalization of the multiferroic devices.

英文关键词: multiferroics;magnetoelectric coupling;composite thin film;ME devices;heterostructure

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