EuTiO3:MgO复合薄膜的多铁性研究开题报告

1. 研究目的与意义

背景：多铁材料是指材料中包含两种及两种以上基本铁序的性能，在一定的温度下存在磁电耦合效应。基于多铁材料发展起来的信息存储技术、传感器技术和能源收集技术等方面具有广泛的应用前景。近年来，多铁复合材料因其特殊的晶体结构和纳米微结构，实现了多种功能性质的增强调控。同时第一性原理理论计算预言了eutio₃薄膜上可实现丰富的磁电耦合效应。本课题拟使用脉冲激光沉积法制备出eutio3:mgo高质量复合薄膜，系统研究此外延薄膜的晶体结构、纳米微结构和多铁性质等基本物理性质。

目的：本课题拟使用脉冲激光沉积法制备出eutio₃:mgo高质量复合薄膜，系统研究此复合薄膜在应变作用下铁序的转变和铁电-铁磁性。

意义：通过外部因素来调控反铁磁-铁电材料，使得其由反铁磁-顺电序转变为铁磁-铁电序，从而可以得到更多的铁磁-铁电材料，并且在这些材料中更深入地研究磁电耦合效应，最终实现多铁材料的器件化和产业化。

2. 研究内容和预期目标

研究内容：使用脉冲激光沉积法制备出EuTiO₃:MgO高质量复合薄膜，系统研究此复合薄膜的垂直有序结构、晶体结构、铁磁-铁电居丽温度和极化（磁化）强度。

预期目标：掌握磁性物理、X射线衍射技术、第一性原理计算的基本知识。能够熟悉掌握非自耗真空电弧炉、高温炉、玻璃真空封管等仪器的操作，熟练脉冲激光薄膜沉积工艺。熟练操作PPMS测试系统测试基本磁学和电学性质；掌握单晶X射线衍射仪选取高质量的单晶样品并对其作详尽的结构测试。熟悉Origin分析实验数据、粉末X射线衍射数据的Rietveld精修（Rietica软件）、单晶X射线衍射数据的晶体结构解析（ShelxTL软件）、利用CrystalMaker画晶体结构图等。培养综合运用专业及基础知识，解决实际问题的能力，培养探索新材料和物理机理的兴趣。

3. 研究的方法与步骤

1.按照eutio₃和mgo两种氧化物高纯度粉末的化学计量比，利用管式炉烧结出不同组分的复合陶瓷靶材eutio₃:mgo。

2.对制备完成的复合靶材，利用粉末x射线衍射方法和rietveld精修（rietica软件）来确定其组成和结构，并利用crystalmaker画出其晶体结构图。

3.在高真空脉冲激光沉积系统中，利用分子束激光轰击复合靶材。改变和调控沉积条件，在(001)srtio₃衬底上制备出高质量外延eutio₃:mgo复合薄膜。

4. 参考文献

1.r. 霍夫曼. 固体与表面[m]，北京：化学工业出版社，1996

2.范雄. x射线金属学[m]，北京：机械工业出版社，1981

3.s. m. sze. physics of semiconductor devices[m]，new york：wiley，1981

5. 计划与进度安排

(1) 2022年2月20日-2月26日 指导教师与学生联系，学生根据要求收集资料

(2) 2022年2月20日-3月5日 下达毕业任务书

(3) 2022年3月1日-3月12日 学生完成开题报告