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探索基于人工超晶格LaFeO3-YMnO3和自然超晶格n-LaFeO3-Bi4Ti3O12薄膜多铁性冰
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:O484.1[理学—固体物理;理学—物理]
  • 作者机构:[1]南京大学微结构国家重点实验室、南京大学物理学院,南京210093, [2]南京大学微结构国家重点实验室、南京大学材料科学与工程系,南京210093
  • 相关基金:国家重点基础研究发展计划(批准号:2015CB921203)和国家自然科学基金(批准号:11374149,51032003,51472112,10974083)资助的课题.
中文摘要:

基于纳米尺寸下复合铁电材料和反铁磁性材料是一个探索多铁性材料有效的方法.利用激光脉冲沉积制备出LaFeO3-YMnO3人工超晶格和掺入不同层LaFeO3,BiFeO3的Bi4Ti3O12的外延薄膜.通过系统的X射线衍射、透射电子显微术、扫描透射电子显微术下的能量损失谱表征证明这些样品具有原子尺寸上清晰的界面和完整的层状结构.磁性测试证明这些材料具有亚铁磁性.特别是在0.5和1.5LaFeO3-Bi4Ti3O12中的亚铁磁性甚至能保持到室温.就铁电性而言,铁电性测试显示出LaFeO3.YMnO3和插入BiFeO3的Bi4Ti3O12样品中存在较大的漏电流,而在0.5LaFeO3-Bi4Ti3O12样品中存在铁电性.因此在0.5LaFeO3-Bi4Ti3O12中能够实现亚铁磁和铁电共存.其次发现当掺入多层的钙钛矿(3层SrTiO3或2.5层LaFeO3)后,Bi4Ti3O12的层状结构将出现结构失稳现象.这些工作对于利用纳米复合开发新颖多铁性提供一些实例.

英文摘要:

Combining ferroelectric with antiferromagentic materials in nanometer scale is an effective method for exploring multiferroic materials. We present two kinds of systems to show the possibility of multiferroic properties in such nanome- ter composites. One is the artificial superlattice LaFeO3-YMnO3, and the other is the natural layered Aurivillius material Bi4Ti3O12 doped with different layers of LaFeO3, BiFeO3. Both materials were synthesized by pulsed laser deposition method on SrTiO3 substrates. Microstructural charterizations with XRD, TEM, and EELS in scanning transmission electron microscopy mode substantiate that the samples have atomically sharp interfaces between neighboring layers; this is important for producing possible magneto-electric coupling in multiferroic materials. Magnetic characterization proves that these materials have ferrimagnetic properties, in spite of their anti-ferromagnetic nature before coupling. Magnetic characterization also proves that there is 0.55--0.9μB remanant magnetization generated at LaFeO3-YMnO3 interface. And the 0.5 and 1.SLaFeO3-Bi4Ti3O12 samples show ferrimagnetism which can remain even up to room temperature. Ferroelectric tests prove that there is a large leakage current in LaFeO3-YMnOa superlattice and BiFeO3- inserted Bi4Ti3O12, but 0.5LaFeO3-Bi4Ti3O12 shows ferroelectric hysteresis loops. It can be therefore concluded that 0.SLaFeO3-BiaTi3012 is a multiferroic material. If more perovskite layers (3-layer SrWiO3 or 2.5-layer LaFeO3) are inserted, the Aurivillius structure of Bi4Ti3O12 may appear structural instability that can be observed in our HRTEM measurement. Our first principles calculations show that the degeneracy of formation enthalpies is the reason why the intergrowth in these materials forms and their structures are not stable. Our work may provide some examples for exploring new multiferroics by means of nano-meter composite.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876