单相磁电薄膜的团簇组装及其铁磁性增强效应研究

磁电材料由于具有丰富的物理背景以及巨大的应用前景，成为最近几年国际上凝聚态物理研究的一大热点。铁酸铋无疑是单相磁电材料中最可能得到应用的材料之一，其主要优点是合适的铁电居里温度和很高的磁性转变温度，并且逐步的向介观领域发展。然而，较弱的铁磁性严重的制约着其应用和发展。因此本申请项目提出利用团簇组装单相磁电薄膜，可以获得铁磁性增强效应。首先，将团簇束流淀积技术引入到单相磁电薄膜的制备当中。通过精确控制团簇束流的制备条件，可以获得不同尺寸和能量的团簇，由于团簇的尺寸效应，可以获得铁磁性增强的团簇颗粒薄膜，进而提高铁酸铋团簇薄膜的铁磁性以及磁电压系数。在此基础上，我们将系统研究团簇颗粒之间的相互作用对铁磁性和磁电效应的影响作用，探索其内在的物理机制。同时能够在纳米尺度下深入探索功能性薄膜的磁、电性质，为新一代高性能功能器件的应用提供坚实的研究基础。

磁电材料由于具有丰富的物理背景以及巨大的应用前景，已然成为国际上凝聚态物理和功能材料研究的热点。BiFeO3是最可能得到应用的材料之一，然而，较弱的铁磁性严重的制约着其应用和发展。因此，本项目旨在解决铁酸铋薄膜的空间调制结构导致各离子磁矩相互抵消所致较弱磁性，获得铁磁性增强效应。首先，将团簇束流淀积技术引入到单相磁电薄膜的制备当中。通过精确控制团簇束流的制备条件，从而实现了在纳米尺度上控制薄膜的性质，并因此获得了室温下铁磁性增强的BiFeO3薄膜，其饱和磁化强度达到了108 emu/cc，而且薄膜具有很高的低场磁化强度，在3000Oe的磁场下，其在面内的磁化强度达到了81 emu/cc。另外，利用简单湿化学方法成功的制备了颗粒尺寸可控的BiFeO3纳米颗粒，并通过过渡金属和稀土金属掺杂，获得了很高的室温铁磁性。磁性的增强，为BiFeO3室温磁电效应的提高提供了一条可以实现的途径。单相磁电薄膜铁磁性增强效应的获得，为新一代高性能功能器件的应用与开发提供坚实的研究基础。