研究方向
 
 


铁电电子学与自旋电子学

 电子的两个基本秉性-电荷和自旋均为电子导电可调控的自由度。铁电电子学利用的电子具有电荷这一特征,铁电材料存在着内禀反演对称性破缺导致的自发极化,极化能利用外场进行调控与操纵,且对外场的响应具有滞后性。自发极化的存在使得这类材料具有特殊的“记忆”特性。而巨磁电阻、庞磁电阻、隧道磁电阻、自旋注入和自旋转移力矩等效应的相继发现,引发了自旋电子学的形成和发展。对于多铁性材料,其铁电序和铁磁序之间存在着耦合作用,即磁电耦合效应,使得磁、电相互调控成为可能,是凝聚态物理和材料物理的研究热点之一。本课题紧紧围绕铁电和自旋相关效应以及磁电相互调控,从事了相关研究并获得了一些创新性研究成果:

  1)新材料探索:①发现了新型室温磁电耦合层状多铁性材料Bi4.2K0.8Fe2O9+δ;②揭示出多铁性纳米材料以及氧化物庞磁电阻纳米结构体系的磁性质如交换偏置效应等,提出了自旋团簇玻璃态新概念,发现了电荷有序稳定态反常现象。

  2)原型器件制作:①构建了铁磁/铁电/铁磁量子隧道结多态存储器件原型,实现了四至十电阻态转变;②基于磁致伸缩材料,实现了电驱动的磁畴翻转,并获得多个非易失磁阻状态;③构建了有机多铁自旋阀,发现了有机势垒层的铁电性对有其自旋输运特性的影响,并发现此种器件的超精细相互作用决定了自旋关联效应;④构建了具有神经突触学习特征的忆阻器原型,揭示出磁矩取向对忆阻特性的影响;⑤制作了具有良好整流特性及磁场调控特性的基于巨磁电阻材料的p-n结二极管。