多铁氧化物薄膜磁电耦合的应变调控研究开题报告

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，通过第一性原理理论计算预言了EuTiO3薄膜在应变调控下具有丰富的磁电耦合效应。

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磁电耦合效应。

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。

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在应变作用下铁序的转变和磁电耦合效应。

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。

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.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PPMS-VSM测试复合薄膜样品的基本磁性。

6.利用PPMS测试复合薄膜样品的介电特性，其中分别测量介电常数随温度变化的关系，以及介电常数随磁场变化的关系。

7.总结和分析复合薄膜EuTiO3:MgO中的磁电耦合效应。

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.PhysicsofSemiconductorDevices[M]，NewYork：Wiley，1981

4.D.G.Schlom,L.Chen,etal.Elasticstrainengineeringofferroicoxides[J],MRSBulletin,2014,39,118-130.

5.R.RameshandN.A.Spaldin.Multiferroics:progressandprospectsinthinfilms[J],NatureMaterials,2007,6,21.

(1)2016年2月22日-2月28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22日-3月6日下达毕业任务书

(3)2016年3月1日-3月13日学生完成开题报告

(4)2016年3月14日-5月20日学生按照开题报告撰写毕业论文

(5)2016年4月18日-4月29日进行中期检查

(6)2016年5月9日-5月15日完成论文初稿

(7)2016年5月16日-5月29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30日-6月5日指导教师写出评语，并完成毕业论文评阅

(9)2016年6月6日-6月12日论文答辩