项目名称: 低维多铁材料涡流畴结构相变机理及其力电磁耦合效应研究

项目编号: No.11474363

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 郑跃

作者单位: 中山大学

项目金额: 100万元

中文摘要: 低维多铁材料磁电涡流畴结构具有复杂的力、电、磁、热耦合行为和奇异物理特性,其多态性和多重可调控性使其在理论基础和器件研发方面均具有重要研究价值。当前,针对低维多铁材料涡流畴结构的形成、相变、稳定及可控性机理仍不清晰,更未见针对低维多铁材料涡流畴结构力-电-磁耦合效应的深入探讨以及探索其多态性和多重可调控性的相关研究报道,其应用前景也待进一步开发。本项目将综合考虑低维多铁材料力、电、磁等诸多要素,系统研究低维多铁材料中磁电涡流畴结构的形成、相变、反转及稳定机理,揭示磁电涡流畴结构相关特性及外场响应行为,预报可能存在的力-电-磁耦合效应机制。本项目更重点结合理论解析、多场跨尺度模拟和实验分析,深入研究材料组分、温度、表面、界面、尺寸及载荷(力、电、磁)等因素对低维多铁材料中磁电涡流畴结构相关特性的影响规律,寻求应用多铁材料磁电涡流态的最优方案,为低维多铁功能器件应用奠定研究基础。

中文关键词: 多铁性材料;磁电耦合;铁电性;第一性原理;铁电薄膜

英文摘要: Ferromagnetic/Ferroelectric vortex domain structures in low-dimensional multiferroics can exhibit complicated coupling behaviors (i.e., mechanical, electrical, magnetic and thermal, etc.) and novel physical effects, which leads to the features of polymorphism and multi-controllability that are significantly important in both basic research and device applications. However, currently it is still not very clear about the formation, transition, stability and controllability mechanisms of vortex domain structures in low-dimensional multiferroics. More importantly, so far no investigations have been conducted to systematically study the electro-magneto-elastic coupling effects of vortex domain structures in low-dimensional multiferroics and explore their polymorphism and multi-controllability, with the prospects for their applications to be further discovered. In this project, with comprehensively considering the mechanical, electrical and magnetic factors of materials, we will conduct a systematical investigation on vortex domain structures in low-dimensional multiferroics, including the formation, transition, stability and controllability mechanisms, related properties, response behaviors to external fields, and the prediction of potential electro-magneto-elastic coupling effects. The project will combine theoretical modeling, multi-scale and -fields simulation as well as experimental analysis to make an in-depth study on the effects of material composition, ambient temperature, interface, size, applied loads (mechanical, electrical and magnetic loads) and other factors on the properties of vortex domain structures in low-dimensional multiferroics, and to find optimal solutions for applying vortex states in multiferroics, which should lay a research foundation for related device applications.

英文关键词: Multiferroics;Magnetoelectric coupling;Ferroelectricity;First principle;Ferroelectric thin film

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