自组装多铁性奈米材料之介面应力引发之磁电耦合研究摘要
在本论文中,我们利用光学侦测方式,研究在以雷射溅镀法制备的自组装多铁性奈米结构材料中,由介面应力所引发的磁电耦合。它包含了四个主题:导电薄膜钌酸锶(SrRuO3)的成长、氧化铁钴及钛酸铅(CoFe2O4-PbTiO3)奈米材料的基本特性、氧化铁钴及钛酸铅(CoFe2O4-PbTiO3)奈米材料中由磁场产生的磁电耦合、以及氧化铁钴及钛酸钡(CoFe2O4-BaTiO3)奈米材料中異常的磁自旋及声子的动态行为。 第一部分,我们研究成长的氧气氛对於溅镀在钛酸锶(SrTiO3(001))基板上SrRuO3薄膜的结构及导电性的影响。在高真空中所成长的SrRuO3 导电度的下降及结构膨胀的原因与铷(Ru)元素不足有关。在高氧压中则可获得高品质及高导电度的SrRuO3 薄膜。第二部分,我们研究多铁性奈米材料的基本特性,此奈米材料是以CoFe2O4 为基底而镶嵌着自组装PbTiO3 奈米柱并沉积於氧化镁(MgO(001))基板上。由於在平面方向的张应力,显示了在平行於平面的极化及垂直於平面的磁性优选異向性。除此之外,由於磁致伸缩,CoFe2O4 的A1g 声子频率随着外加磁场而藍移,这显示了以应力为媒介的磁致伸缩的可行性。第三部分,我们研究成长在以SrTiO3(001)为基板并以SrRuO3 为缓冲层的CoFe2O4-PbTiO3 奈米材料随着厚度而变化的特性。其磁異向性与声子频率的改变与应力的变化息息相关。由於未释放的介面应力使得较薄的奈米材料显示出较大的磁电耦合。最後,在CoFe2O4-BaTiO3 奈米材料中,我们观察到CoFe2O4 的平面磁化量随着BaTiO3相变而異常增加。而增加的磁有序排列分别干扰了在尖晶石上A1g 声子与在尖晶石与钙钛矿介面上A1(2TO)声子的能量。这个奈米结构显示出磁自旋、声子、及晶格应力的强耦合作用。
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