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。 目的：本课题拟使用脉冲激光沉积法制备出(YBa2Cu3O7-δ)1-x:(BaZrO3)x高质量复合薄膜，系统研究此外延薄膜的晶体结构、纳米微结构和垂直界面等基本物理性质。 意义：通过外部因素来调控反铁磁-铁电材料，使得其由反铁磁序转变为铁磁序，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(YBa2Cu3O7-δ)1-x:(BaZrO3)x高质量复合薄膜，系统研究此外延薄膜的晶体结构、纳米微结构和垂直界面等基本物理性质。 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、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(YBa2Cu3O7-δ)1-x和(BaZrO3)x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(YBa2Cu3O7-δ)1-x:(BaZrO3)x。 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(YBa2Cu3O7-δ)1-x:(BaZrO3)x复合薄膜。 4.利用薄膜X射线衍射方法来确定复合薄膜的物相种类、组成和晶体结构。 5.利用透射电镜技术观察复合薄膜的截面情况，以分析垂直界面处晶格匹配关系。 6.总结和分析复合薄膜(YBa2Cu3O7-δ)1-x:(BaZrO3)x中的垂直应变效应。 |
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 4.J. H. Lee, and X. Ke, et al. Optical band gap and magnetic properties of unstrained EuTiO3films[J]. Appl. Phys. Lett. 2009, 94, 212509. 5.R. Ramesh and N. A. Spaldin. Multiferroics: progress and prospects in thin films[J]. Nat. Mater. 2007, 6, 21. 6.J. H. Lee, and D. Schlom et al. A strong ferroelectric ferromagnet created by means of spin-lattice coupling[J]. Nature 2010, 466, 954. 7.C. J. Fennie and K. M. Rabe. Magnetic and Electric Phase Control in Epitaxial EuTiO3 from First Principles[J]. Phys. Rev. Lett. 2006, 97, 267602. 8.K. X, X. L, and H. X. Designing new ferroelectrics with a general strategy[J]. Quant. Mater. 2017, 2, 1. |
5. 计划与进度安排
| (1) 2016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) 2016年2月20日-3月05日下达毕业任务书 (3) 2016年3月01日-3月12日学生完成开题报告 (4) 2016年3月13日-5月21日学生按照开题报告撰写毕业论文 (5) 2016年4月17日-4月30日进行中期检查 (6) 2016年5月08日-5月14日完成论文初稿 (7) 2016年5月15日-5月28日根据指导教师的论文修改意见，进行修改，定稿打印 (8) 2016年5月29日-6月04日指导教师写出评语，并完成毕业论文评阅 (9) 2016年6月05日-6月11日论文答辩
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