电场对钙钛矿锰氧化物/压电衬底磁电薄膜相关磁效应的调控研究

With the arrival of the information age, there is a growing demand for high data storage density. Undoubtedly, miniaturization, ultifunctionality and low energy consumption will become the mainstream in future memory device design. In this context, the magnetoelectric heterostructure film composed of ferromagnetic and ferroelectric magterials is considered to be the most promising multiferroic materials, and popularity. However, the current research work mainly focused on manipulating of magnetic materials in the magnetic anisotropy, exchange, coercivity and so on, it is rarely to report the related magnetic effect by electric field. At the same time, the research on mechanism of magneoelectric coupling is still deficiency, which is considered to be the main bottleneck restricting its development towards application. Therefore, it is imminent that looking for the right of magnetoelectric material system, widen the degrees of freedom of magnetic material manipulating, and to explore new magneoelectric coupling mechanism. The LSMO and LBMO film grown on BaTiO3 and 0.7Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.3PbTiO3 ferroelectric substrate is taken as the mainly research purpose in this project. It is the main purpose to explore large magnetoelectric effect. we will clarify the underlying physical mechanism. It provide experiental evidece for the development of low-power consuming magnetoelectric random access memory.

随着信息化时代的到来，人们对信息存储密度也提出了更高的要求，因此发展微型化、集成化和低能耗的磁电子器件已日益受到人们的重视。由铁磁和铁电材料构成的磁电异质薄膜被认为是最有前途的一种多铁性材料而倍受青睐。然而，目前的研究工作主要集中在对磁性材料磁各向异性能、交换作用、矫顽力等的调控上，对相关磁效应的调控鲜有报道。同时，对电控磁效应耦合机制研究的不足成为制约其走向实用化道路的主要瓶颈。为此，寻找合适的磁电材料体系、拓宽对磁性材料调控的自由度及探索新的耦合机制迫在眉睫。本项目将以生长在BaTiO3和0.7Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.3PbTiO3铁电衬底上的Mn氧化物薄膜为主要研究对象，以探索室温下大电控磁效应为目标，以研究电场对磁制冷、磁电阻和霍尔效应等相关磁效应的调控为主要研究内容，并对其中的物理机制和调控规律进行分析，从而为发展低能耗的磁电随机存储器奠定实验基础。

随着信息化时代的到来，人们对信息存储密度也提出了更高的要求，因此发展微型化、集成化和低能耗的磁电子器件已日益受到人们的重视。由铁磁和铁电材料构成的磁电异质薄膜被认为是最有前途的一种多铁性材料而倍受青睐。然而，目前的研究工作主要集中在对磁性材料磁各向异性能、交换作用、矫顽力等的调控上，对相关磁效应的调控鲜有报道。同时，对电控磁效应耦合机制研究的不足成为制约其走向实用化道路的主要瓶颈。本项目以生长在0.7Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.3PbTiO3（PMN-PT）铁电衬底上的Mn氧化物薄膜为主要研究对象，通过分析外加电场对不同厚度Mn氧化物薄膜磁性和磁电阻等相关磁效应的调控规律，得出外加电场引起Mn氧化物薄膜磁性变化的主要原因是薄膜生长过程中建立起来的内应力和铁电衬底产生的逆压电效应的外应力竞争的结果，而对于磁电阻效应的调控可以用相竞争的观点来解释。同时,考虑到LSCO薄膜也是强关联体系的典型代表，且具有更加有意义的自旋态转变现象，故从应力调控其磁性和磁输运性质的研究入手，揭示了应力调控LSCO薄膜宏观性质的物理机制。最后，以LSCO/BTO磁电薄膜体系为研究对象，初步探讨了结构应力引起薄膜磁性和输运性质的变化。本项目的研究有可能在低能耗、高记录密度的存储材料中发挥潜在的应用。