隨著無線通信技術(shù)、信息存儲(chǔ)技術(shù)、電磁干擾技術(shù)等領(lǐng)域的快速發(fā)展，人們對(duì)材料的選擇和器件的微型化及集成化設(shè)計(jì)提出了更高的要求。多鐵性異質(zhì)結(jié)構(gòu)往往能同時(shí)展現(xiàn)出優(yōu)異的鐵性及各鐵性之間的耦合效應(yīng)。磁電異質(zhì)結(jié)具有將能量在磁場(chǎng)和電場(chǎng)之間自由轉(zhuǎn)換以及磁電轉(zhuǎn)換系數(shù)大等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此在傳感器、多態(tài)存儲(chǔ)器及射頻微波器件中具有廣泛的應(yīng)用前景。特別是在磁電雙可調(diào)多頻帶微波器件方面既能實(shí)現(xiàn)寬頻段范圍內(nèi)的磁場(chǎng)調(diào)節(jié)，也能實(shí)現(xiàn)小頻段范圍內(nèi)的電場(chǎng)精確調(diào)節(jié)。與此同時(shí)，隨著溫度參量的引入又能實(shí)現(xiàn)熱驅(qū)動(dòng)磁電耦合響應(yīng)，在微熱驅(qū)動(dòng)的相移器，濾波器及自旋電子器件等方面有潛在的應(yīng)用價(jià)值。

近日，西安交通大學(xué)電信學(xué)院電子系“青年千人”劉明教授團(tuán)隊(duì)采用AAO納米模板輔助PLD技術(shù)制備出具有三維異質(zhì)界面結(jié)構(gòu)的Ni_0.5Zn_0.5Fe₂O₄/BaTiO₃(NZFO/BTO)納米復(fù)合薄膜。其中以經(jīng)典的鐵電BTO納米柱陣列作為相變核心再用NZFO鐵磁層包覆，最終構(gòu)建出幾乎完美的三維異質(zhì)界面。由于界面處位錯(cuò)缺陷極少，同時(shí)三維結(jié)構(gòu)能極大地削弱源自基板的夾持效應(yīng)，使BTO納米柱的相變應(yīng)力有效的作用于鐵磁層。通過對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)這種三維的納米復(fù)合結(jié)構(gòu)能極大的增強(qiáng)雙磁子散射效應(yīng)(TMS)。鐵磁層呈現(xiàn)的三維的形態(tài)特征以及構(gòu)建的三維異質(zhì)界面增強(qiáng)了TMS效應(yīng)，最終在TMS的臨界角處獲得高達(dá)1866Oe的共振場(chǎng)偏移量。由于相變應(yīng)力傳遞響應(yīng)非常快，且在相變附近非常小的溫度波動(dòng)就能獲得巨大的共振場(chǎng)偏移，因此該研究在微熱驅(qū)動(dòng)的高頻微波器件和自旋電子器件方向存在極大的應(yīng)用價(jià)值。

該研究成果近日在材料科學(xué)領(lǐng)域著名期刊ACS Nano (IF=13.942)上在線發(fā)表，題為“Thermal Driven Giant Spin Dynamics at Three-Dimensional Heteroepitaxial Interface in Ni_0.5Zn_0.5Fe₂O₄/BaTiO₃?Pillar Nanocomposites”。此工作是博士生董國華在導(dǎo)師劉明教授、周子堯教授的指導(dǎo)下完成的。西安交通大學(xué)電信學(xué)院電子陶瓷與器件教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為該論文的第一作者及唯一通訊作者單位。這也是劉明教授團(tuán)隊(duì)在電控磁研究領(lǐng)域2017年以來繼Advanced Materials,Advanced Functional Materials,ACS Nano,Nature Communications之后的又一重大進(jìn)展。

該研究得到中組部“青年千人”項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金面上及重點(diǎn)項(xiàng)目等支持。

來源：交大新聞網(wǎng)