磁介电材料的关键基础问题及其结构性能调控

探索高性能的磁介电材料，揭示磁介电效应的物理规律，实现磁电耦合物理过程的原子、电子层次调控，为相关的器件制备和实用化解决关键的材料物理问题，具有重要的科学意义和应用前景。围绕这一目标，我们将主要开展如下研究：.1、新材料探索与表征：结合现代物理、化学的制备与测试手段，研制性能明显优于现有材料的新型磁介电材料，探索其作为微波技术、宽波段磁电探测以及新兴信息技术材料的应用前景及途径。.2、揭示磁介电耦合规律：有目的地通过掺杂、磁场、电场、光辐照和压（应）力等调控电荷、自旋和轨道有序以控制材料的磁介电性能。.3、异质结及器件原理：研究外延异质结界面关联问题的规律，实现不同物理性能的组装和调控。力求获得在原子乃至电子层次上的调控规律，探索出几类具有优异磁电性能的人工结构材料/器件原型。

磁介电材料的关键基础问题及其结构性能调控研究在多功能高密度信息存储等方面具有重要的科学意义和应用前景。2009年至2012年间，我们主要对磁电耦合体系如Fe基、Mn基氧化物等材料的块材、薄膜、单晶、异质结及纳米样品合成、相关材料的磁极化、电极化、磁电耦合、阻变等多种性质及新型原理器件的设计等问题进行深入系统的研究，完成了研究计划，达到了预期目标。主要进展如下：. 1、在稀土锰氧化物和多铁性材料BiFeO3体系磁电效应规律探索与调控方面：实现了电调控磁和磁调控电的状态，发现了BiFeO3/La5/8Ca3/8MnO3多铁异质结的巨磁电效应, 在f = 500 kHz、T = 220K、H = 10T下，磁介电效应达到1100%。上述研究为具有更强功能的新型器件的研制开发提供基础。. 2、在器件原型设计和制作及相关物性探索方面：设计并构建了基于多铁薄膜的多态电阻转换效应的“电子水印”原型器件；构造了室温多铁隧道结四阻态存储原型器件；研究了多铁异质结中应变对剩余磁化强度的各向异性和输运性质的调控，提出一种电场写入多重非易失性应变态，并可被电阻非破坏性读出的机制。. 3、在其它新材料的发现和自旋及电荷有序调控规律探索方面：通过对LuFe2O4体系的结构和光谱学性能研究发现，在该体系的磁和铁电转变温度附近，该体系的结构涨落影响了其光学振动特性，并进一步证明了该体系中存在结构和磁性、铁电性之间的内在关联。发现了BiFeO3体系的交换偏置行为及团簇玻璃态的动力学性质；探索了HfO2等体系阻变效应动态过程的研究。合成并发现室温多铁性的层状材料Bi4.2K0.8Fe2O9+δ。. 已在Nature Materials.(2篇), Nano. Lett.(1篇)， Adv. Mater.(1篇)， Appl. Phys. Lett.(21篇)，Phys. Rev. B(3篇)等刊物发表SCI论文82篇，获授权发明专利2项。在2009-2012年间发表的论文被他引284次。. 培养毕业博士生13名，毕业硕士生2名，有1人获得安徽省优秀博士论文奖，1人获“香港求实”奖，1人获“朱李月华”奖，1人获“国家研究生”奖，1人获国家级“学术新人奖”，4人获“光华”奖。此外，在国内外学术交流及实验室建设方面也取得一定的进展。