外延(110)钙钛矿锰氧化物膜应变的原位调控及结构-物性关系研究

深入研究非对称外延应变对强关联电子薄膜材料的电磁性质及晶畴结构的调控作用，对于理解这类材料的"晶格-轨道-电荷-自旋"耦合和开发相关薄膜元器件(自旋晶体管、磁传感器等)来说十分重要。课题拟对(110)La0.5Ca0.5MnO3、(110)Pr0.5Ca0.5MnO3为代表的钙钛矿锰氧化物外延膜进行研究，采用压电衬底调节应变与膜厚调节应变驰豫相结合的新技术来拓宽外延膜应变的可控调节范围，采用组合移动掩膜沉积技术将不同厚度外延膜沉积在同一衬底上来保证样品间的可对比性，采用同步辐射多场X射线分析技术同时表征样品的微观结构及对应的电输运性质，结合常规电磁性质和晶畴结构的表征，系统研究钙钛矿锰氧化物外延膜在非对称应变下的"应变－物性"关系。该研究可加深对强关联电子材料各内禀属性间耦合作用的理解，亦有利于掌握应变调控技术及开发新型薄膜器件。

在PMNPT衬底上成功制备高质量的Zn0.6Fe2.4O4、La0.67Sr0.33MnO3等外延薄膜；搭建了同时集成低温、电场、输运及微观结构测量的装置；系统研究了(001)-Zn0.6Fe2.4O4 / PMNPT、(011)-La0.67Sr0.33MnO3 / PMNPT、磁隧道结多层膜/PMNPT 等异质结中外延膜的晶体结构和电磁性质随着动态应变的演化规律；初步定量研究了(001)-PMNPT压电单晶衬底晶畴微观结构在外电场下的演化。 以上工作已发表论文APL 3篇，PRL 1篇，申请发明专利一项；这些工作对掌握应变调控复杂氧化物电磁性能的规律以及设计新型电子元器件有重要意义。博士生杨远俊因此获中国物理学会同步辐射专业委员会第五届全国学术会议“青年之光”一等奖。