电场对镍酸钕薄膜输运和磁性的可逆调控

The perovskite rare-earth nickelates systems have observed the sharp metal to insulator transition, abnormal exchange coupling and superconductivity and so on. These unique physical properties gradually attracted the attentions of researchers. In this project, the two-phase NdNiO3 materials will be chosen to grow as high quality of films by pulse laser deposition system. Through coupling with different orientation of PMN-PT substrates, the intrinsic transport and magnetic mechanism of novel physical properties will be controlled by the electric field. Through application of positive and negative voltage and the migration of oxygen vacancy on Nb-STO substrate, the transport and magnetic properties of the nickelates thin film can realize the reversible regulation of various states. By reversible control the oxygen ions release and injection by ionic liquid on nickelates films and heterostrucutures, the magnetic and electronic properties will be researched which can provide instructive suggestions and accumulate product experiences for design and application the nickelates related devices.

钙钛矿稀土镍酸盐具有尖锐的金属-绝缘转变、反常的交换耦合作用和超导现象等奇特物性受到科研人员的广泛关注，但是目前人们对其物性的研究多为不可逆调控。本项目拟选取稀土镍酸盐中的两相NdNiO3材料，通过带有反射式高能电子衍射的脉冲激光沉积系统制备高质量的镍酸钕薄膜，然后利用具有优异压电性能的PMN-PT衬底通过不同电压的施加，对镍酸钕薄膜的晶格结构、输运和磁学性质实现可逆调控；利用Nb-STO衬底通过正负电压的施加促使界面处发生电荷的集聚或耗散，对镍酸钕薄膜的输运和磁性实现多种状态的可逆调控；利用离子液体门电压方法在薄膜界面处形成离子双电层或者电化学反应，对镍酸钕薄膜的电学和磁学变化进行细致解析。通过本项目的实施探索可逆调控镍酸钕薄膜的电学及磁学性质的方法，为钙钛矿镍酸盐器件的制备奠定基础。

过渡金属氧化物由于自旋、电荷、轨道和晶格等多重自由度之间的强关联耦合作用，展现出一系列新奇物理现象和优异的物理特性，是近年来功能材料领域研究的热点。其中，钙钛矿稀土镍酸盐具有尖锐的金属-绝缘转变、反常的交换耦合作用和超导现象等奇特物性，使得这一材料体系受到广泛关注。本项目围绕钙钛矿稀土镍酸盐中的单相LaNiO3和两相NdNiO3体系，通过界面极性不连续和离子液体门电压调控手段，研究了镍酸盐薄膜中的界面铁磁性和可逆磁电特性；通过界面工程在钙钛矿锰/钴氧化物薄膜中，开展了磁各向异性调控和交换耦合作用的研究；通过维度效应在钙钛矿锰/铜氧化物异质结中，开展了非线性界面耦合作用和磁各向异性的调控研究；通过离子液体门电压方法在钙钛矿钴/铁/锰氧化物异质结中，开展了可逆交换耦合作用和自发交换耦合作用的研究。本项目的研究将为钙钛矿镍/锰氧化物的磁电特性研究提供重要的理论和实验依据，并为基于钙钛矿氧化物的自旋电子学领域新奇物理现象的发现和探索提供条件。