BiFeO3薄膜及异质结构的电光、磁光效应和应力调控

Recently BiFeO3 has attracted much attention due to its multiferroic properties (ferroelectric and antiferromagnetic) and strong correlated electron system, especially the work BiFeO3 thin film and heterostructures. In this project, we will focus on the electro-optic, magneto-optic effects and strain modulation in BiFeO3 film and heterostructures. The main contents are as following: (1) Electric field effects on the optical resonance spectroscopy of BiFeO3/metal heterostructures and nano plasmonic devices; (2) Magnetic field effects on the optical resonance spectroscopy of BiFeO3/metal heterostructures and BiFeO3 film based F-P cavity; (3) Strain modulation on the optical properties of BiFeO3 film and heterostructures. The objective of project is to understand how the electric field, magnetic field and strain affect the spectroscopy, to get the physical reason for coupling of different freedom, achieve strong electric-optic, magnetic-optic effects and strain modulation, and explore its application in optical devices. This work is significant for basic research as well as for application.

近年来BiFeO3 因其室温下的多铁（铁电，反铁磁）性质和强关联电子结构颇受研究者的亲睐，尤其是BiFeO3薄膜及异质结的工作。我们将用薄膜光学检测的方法，深入研究BiFeO3薄膜及异质结的电光、磁光效应和应力调控，主要内容包括：（1）BiFeO3薄膜/金属异质结和纳米等离子体激元器件的光共振和电场调控；（2）BiFeO3薄膜/金属异质结构和基于BiFeO3薄膜的F-P谐振腔的光共振受磁场的影响；（3）应力对BiFeO3薄膜及异质结构光学性质的调控。研究目标是：掌握电场、磁场、应力对其光学性质的影响规律，揭示其物理本质和能量耦合行为，实现大的电光效应、磁光效应和应力调控，探索其在电光调制器、光开关和存储器中的应用。该项目既能加深对BiFeO3这一多铁强关联体系的认识，又能拓展其在光学元器件方面的应用，具有重要的理论和现实意义。

研究BiFeO3薄膜及异质结构的电光、磁光效应和应力调控具有重要的科学意义和应用价值。我们用薄膜光学的方法，深入研究了BiFeO3薄膜及异质结构的电光、磁光效应和应力调控，主要内容包括：(1).设计和制备了BiFeO3/Au薄膜异质结构，研究了电场对其光谱特性的影响规律，观察电光效应，分析BiFeO3/Au薄膜异质结电光效应的物理机制；(2).设计和制备了纳米Au/BiFeO3异质结构，仿真计算其光谱特性曲线，理论和实验研究了纳米Au/BiFeO3异质结构的光学特性，研究了核磁共振体系中磁场梯度对自旋驰豫时间影响规律；(3). 研究了基于薄膜材料新奇效应的陀螺器件及其物理机制，探索以上研究工作在传感器件、信息存储等领域的应用。最后总结成果，发表SCI论文7篇，培养博士生1名，硕士生3名，申请发明专利5项，授权1项，获奖1项，参加国际学术会议2次。总之，在基金的支持下圆满完成了任务。