EuTiO3-x外延薄膜中晶格膨胀和铁磁转变的机理研究开题报告

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。eutio3（eto）是一种典型的具有强自旋-晶格耦合效应的反铁磁顺电（afm-pe）钙钛矿氧化物。特别是，基于eto系统的多铁性量子临界对于探索各种类型的量子临界行为之间的相互作用特别有用。

目的：本课题研究了eto3-δ薄膜的应变和混合价态随沉积激光能量的改变规律。基于这些效应，我们研究了eto3-δ薄膜中非预期晶体和磁性转变的潜在机制。

意义：本实验在不同的激光能量注量下制备和退火了eto3-δ薄膜，并观察了这种变化的显著影响。将在此过程中探讨能量与薄膜沉积过程之间的关联性。这些发现将有助于加深氧化物薄膜中应变、缺陷和磁特性之间关系的理解。

2. 研究内容和预期目标

研究内容：本课题拟使用脉冲激光沉积法制备EuTiO3-δ高质量单晶薄膜，并选择不同激光能量进行对比实验。在此基础之上，测量不同条件下外延薄膜的晶体结构和磁性质，并通过理论计算来确定铁磁转变的机理。

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.利用pld技术在（001）取向srtio3（sto）单晶衬底上制备了厚度为130nm的eto3-δ薄膜。

2.用1~3j/cm^2的不同激光能量对烧结eutio3靶进行聚焦

3.通过x射线衍射（xrd）θ-2θ扫描确定薄膜面外的晶格常数，通过倒空间（rsm）测量面内晶格常数。

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.
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5. 计划与进度安排

(1) 2022年2月24日-3月01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24日-3月01日 下达毕业任务书

(3) 2022年2月24日-3月08日 学生完成开题报告