稀土掺杂锰氧化物/铁电体异质复合材料中磁、电输运性质的电场效应

"铁磁/铁电"复合材料因其显著的磁电效应及潜在应用而得到人们的广泛关注。电场作用下铁磁相中磁化强度响应的理论和实验是磁电效应研究的重要内容。由于电场作用对晶格、电子结构、载流子浓度、磁化状态均有影响，因此从理论及实验上研究电场作用下复合材料中铁磁相中磁、电输运特性的响应则是一种新尝试。钙钛矿结构锰氧化物具有丰富的磁、电输运特性，如庞磁电阻（CMR）、霍耳（Hall）效应等。基于此，本项目将研究"稀土掺杂锰氧化物/铁电体"复合材料中电场对锰氧化物CMR及Hall效应的调控：实验上，采用不同方法制备复相材料（纳米薄膜及块材结构），研究电场调控铁磁相中磁、电输运特性的基本现象和方法；理论上，通过构建模型微结构，采用第一性原理研究电场调控磁电复合材料中CMR及Hall效应的机制。为实现复合材料中多效应的调控与耦合、拓展磁电复合材料的物理特性研究和应用提供理论基础。

从增加调控自由度及新型磁电材料研究角度，开展了“稀土掺杂锰氧化物/铁电”复合磁电材料中电场对磁性相霍尔（Hall）效应以及磁性、电性的调控研究，并从理论上解释调控的机制；此外，项目还开展了“合金/铁电体”中磁特性的电场调制、纳米结构合金磁特性的理论设计两个方面的研究。本项目主要获得以下几方面研究成果：.（1）获得具有良好物理特性的两类磁电复合材料，实现了在半金属合金及半金属氧化物中磁化强度、电阻率等的电场调制，特别是获得了霍尔效应的静电场调制方法，同时，获得了对复合材料中物理特性调制的机理的理解。.（2）获得了制备具有良好电场调制磁特性的“铁磁金属、合金、磁性氧化物/铁电体”块体及薄膜层状结构复合材料的工艺；.（3）从实验上设计并获得了Bi-Ba-Fe-O单相多铁材料，获得了其最佳制备工艺以及工艺过程对结构和磁性的影响；.（4）从理论设计及理论计算角度，编写一套模拟低维结构材料磁特性的计算程序，获得了不同纳米结构材料（纳米环、量子点等）的磁特性，为开展“纳米级铁磁/铁电”薄膜复合磁电材料中物理特性的应力效应研究提供重要的参数及中间结果。