叠层复合材料中的磁调控压电半导体特性

With the requirements of minimization of volume and multifunctional of devices, materials with magnetic, optical, electric and mechanical properties and/or coupling between two or more of these properties will useful in designation of state of the art devices. However, only a few single phase materials have these multifunctional properties in nature. An alternative method is to fabricate multilayer composites, by using the strain transition between each layer to realize the properties coupling between each layer. This method made big progress in magnetoelectric cooping in ferroelectric/ferromagnetic composites. Recently, more and more studies showed that the semiconductor properties can be tuned by applied force or strain in piezoelectric semiconductors. In this research proposal, we will fabricate magnetostrictive/semiconductor composites. By using the strain transition between magnetostrictive materials and piezoelectric semiconductors, the composites will have magnetic, semiconductor properties, magnetic and mechanical tuned semiconductor properties, includes but not limited in investigations of I-V properties in schottky diode and optical properties in p-n junction changed by applied force and magnetic field. These works will help understand multi-field coupling in new composites and design of new multifunctional devices.

器件的小型化对材料的多功能化的要求越来越高，一种材料同时具有磁、光、电、力以及这些性能之间的耦合将可以进一步提高器件的集成和性能。但单相材料很难同时具有多种性能，一种变通的解决方法是制备层状复合材料，通过层与层之间的应力传递，实现不同层的材料特性的耦合。这种设计在铁电铁磁复合材料中取得了很大的进展,这种复合材料不但具有了铁电材料的铁电性和铁磁材料的铁磁性,还具有了磁电之间的耦合效应。近年来，在压电半导体材料中发现可以用压电电荷调制半导体的性能。本课题的研究内容是将磁致伸缩材料和压电半导体材料复合，利用界面的应力传递，实现复合材料同时具有多种功能：磁性、半导体性能、外应力调制的半导体性能以及磁调控的半导体性能。系统的研究压电半导体-金属的肖特基接触的I-V特性和发光半导体异质结的发光强度随外力和磁场的变化规律和机理。为开发新一代同时具有多功能和多场耦合的新器件打下基础。

器件的小型化对材料的多功能化的要求越来越高，一种材料同时具有磁、光、电、力以及这些性能之间的耦合将可以进一步提高器件的集成和性能。但单相材料很难同时具有多种性能，一种变通的解决方法是制备层状复合材料，通过层与层之间的应力传递，实现不同层的材料特性的耦合。这种设计在铁电铁磁复合材料中取得了很大的进展,这种复合材料不但具有了铁电材料的铁电性和铁磁材料的铁磁性,还具有了磁电之间的耦合效应。本项目首先研究了基于压电半导体（氧化锌和氮化镓）的力调控半导体特性，深入探讨了通过掺杂、界面调控等方式提高了压电半导体的压电特性，从而为增强力调控半导体特性打下了良好的基础。我们通过实验和理论发现除了光电特性，压电半导体的光致发光特性也可以被外应力产生的压电电荷进行大幅调控，并在此基础上设计了新型的全光应力传感器并可用做快速高效的应力分布的测试。项目的主体内容是系统的研究了将磁致伸缩材料和前期研究的压电半导体材料复合，利用界面的应力传递，实现复合材料同时具有多种功能：磁性、半导体性能、外应力调制的半导体性能以及磁调控的半导体性能。深入探讨了研究压电半导体-金属的肖特基接触的I-V特性和半导体异质结的光致发光强度随外力和磁场的变化规律和机理。为开发新一代同时具有多功能和多场耦合的新器件打下基础。