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西安交通大学研究人员在多铁性材料器件研究应用方面取得重要进展

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电压调控磁序的研究,对于实现超快响应、微型化和低功耗的电子器件具有重要的理论和实践意义。同时具有铁电和铁磁特性的多铁异质结可通过基于应变诱导的磁电耦合效应实现由电压调控磁特性,从而引起了学术界的广泛关注。实现电场非易失性调控磁特性是当前多铁性材料与器件研究领域的热点与难点。特别是利用脉冲电场非易失性反转磁化方向是电写磁读的磁电存储器的核心关键技术。

西安交通大学电信学院刘明教授课题组为实现基于多铁的非易失性磁性存储器件及高频微波器件提供了一种解决方案,即通过磁电异质结FeGaB/PZN-PT中电场诱导铁电极化的弹性反转,实现与其耦合的磁化强度的非易失性调控。其核心原理为:具有三方相的钙钛矿单晶PZN-PT,其铁电极化反转与铁弹反转是部分耦合的,可导致晶格非易失性形变。利用RSM技术对铁电极化的弹性/非弹性反转路径及其对晶格应变的贡献度的量化分析表明,沿PZN-PT(011)方向施加脉冲电场可实现显著的非易失性调控。利用相场理论计算,铁电极化反转导致的磁各向异性分布变化被定量预测,并与实验结果非常一致。本研究是在早期工作的基础上(Adv. Mater. 2013, 25, 1435–1439;Adv. Mater. 2013, 25, 4886–4892)系统地、完整地提出基于应变的非易失性磁电调控的解决方案,为通过应力耦合实现电脉冲非易失调控薄膜序参量提供了理论依据,对于可重构、集成、轻质、超低能耗电子器件的研究应用具有重要意义。


该成果近日在Nature出版集团旗下材料科学领域知名学术刊物NPG Asia Materials上在线发表。西安交通大学电信学院电子材料与器件教育部重点实验室为该论文的第一完成单位和通讯单位。该项工作是与美国东北大Nian X Sun教授,Tianxiang Nan博士及宾州州立大学Long-Qing Chen教授,Jia-Mian Hu博士合作完成的。上述研究工作得到中组部“青年千人”项目,国家自然科学基金面上及重点项目等支持。

刘明教授课题组近三年在国际权威学术刊物,如Nature Communications,Advanced Materials等期刊上发表论文40余篇。课题组开展了磁电存储器及存储介质、磁电传感器、自旋电子元器件、高频微波滤波器、探测器、天线、介电储能材料及多铁材料与器件等领域的研究工作。

文章链接:http://www.nature.com/am/journal/v8/n9/full/am2016139a.html

2016-10-13
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