氧化镁磁隧道结磁电阻效应的研究进展

概述了近年来关于氧化镁磁隧道结磁电阻效应的最新研究进展,介绍了势垒层厚度、偏压、温度以及微结构等因素对磁电阻效应的影响.氧化镁磁隧道结的磁电阻效应与铁磁电极层和势垒层间的界面化学态与磁状态密切相关,势垒层厚度、偏压和温度等对磁电阻效应的影响关系表现出与传统氧化铝磁隧道结不同的变化特点.根据氧化镁磁隧道结磁电阻效应的研究状况,对其将来的发展进行了展望.     

功能梯度铁电铁磁复合材料弯曲模态下的磁电效应

基于磁致伸缩相与压电相的本构方程,应用弹性力学的方法,建立了功能梯度铁电铁磁复合材料弯曲模态下的磁电耦合静态力学模型。假设铁电和铁磁材料的物理参数均为沿厚度方向的线性或指数函数,分析计算了由PZT作为铁电材料和CoFe2O4作为铁磁材料的双层复合材料的磁电效应。结果表明,在弯曲模态下,磁电电压系数出现两个峰值。负梯度的铁电(或铁磁)材料提高磁电效应,正梯度的铁电(或铁磁)材料降低磁电效应。同号梯度的铁电铁磁材料对磁电效应的影响更大。     

铁电材料的核辐射效应

大量研究结果和实验数据显示,铁电材料与器件具有极强的抗辐射能力,在军事和空间领域具有广阔的应用前景,因此铁电材料及其器件的抗辐射能力与机理研究日益受到关注.首先综述了国内外关于铁电材料的核辐射效应研究最新进展,在此基础上对其核辐射效应微观机理进行了分析和讨论,指出了铁电材料在抗辐射领域的发展趋势和研究方向.     

铁电超晶格的研究进展

铁电超晶格是由两种或两种以上的铁电材料或非铁电材料在晶胞尺度下交替生长而形成,并具有层状周期性结构的人工薄膜材料。铁电超晶格由于其中存在大量的异质界面,异常显著的界面效应使其具有优异的铁电、压电、介电和热释电等性能,甚至表现出其构成材料不具备的新功能特性。铁电超晶格不仅为研究复杂氧化物材料界面电荷和晶格之间的相互作用提供了一个理想的平台,还将在下一代集成铁电器件中发挥不可或缺的作用。随着制备和表征手段不断进步,研究人员能够在原子尺度上设计和调控铁电超晶格的微结构和化学成分以提高铁电超晶格的功能特性。铁电极化是铁电薄膜材料最基本的性质,除了用于信息存储,还在调节集成铁电器件(如压电器件、光伏器件和电热器件)的能量转换性能方面也发挥着重要作用。因此,铁电超晶格的铁电极化强度的大小直接决定了由其构成的集成铁电器件的功能特性和实际应用价值。本文首先介绍了铁电超晶格的结构特征、分类以及几种典型的功能特性,然后结合近期的研究结果重点阐述了影响铁电超晶格极化性能的几种因素,包括应变效应、静电耦合效应、缺陷效应和周期厚度等,最后展望了铁电超晶格的未来研究方向,以期为该领域的研究提供参考。     

铁电薄膜光伏效应及形成机制研究进展

铁电薄膜具有反常光生伏打效应,且光伏特性可以通过电场进行调控,在铁电光伏电池、光驱动器、光传感器等方面具有广阔的应用前景.本文对锆钛酸铅、锆钛酸镧铅等铁电薄膜及铁酸铋多铁薄膜的铁电性与光伏特性的关系、界面效应、尺度效应、空间电荷效应等方面及铁电光伏形成机制进行了归纳和分析.今后的研究重点将集中在铁电薄膜电畴驱动光伏形成机制和光伏特性的电、磁场调控机制上.     

新型磁性隧道结材料及其隧穿磁电阻效应

典型的磁性隧道结是“三明治”结构,即由上下两个铁磁电极以及中间厚度为1 nm量级的绝缘势垒层构成.当外加磁场使两铁磁电极的磁矩由平行态向反平行态翻转时,隧穿电阻会发生低电阻态向高电阻态的转变.自从1995年发现室温隧穿磁电阻(TMR)以来,非晶势垒的AlOx磁性隧道结在磁性随机存储器(MRAM)和磁硬盘磁读头(Read Head)中得到了广泛的应用,2007年室温下其磁电阻比值可达到80％.下一代高速、低功耗、高性能的自旋电子学器件的发展,迫切需要更高的室温TMR比值和新型的调制结构.2001年通过第一性原理计算发现:由于MgO(001)势垒对不同对称性的自旋极化电子具有自旋过滤(Spin Filter)效应,单晶外延的Fe(001)/MgO(001)/Fe(001)磁性隧道结的TMR比值可超过1000％,随后2004年在单晶或多晶的MgO磁性隧道结中获得室温约200％的TMR比值,2008年更是在赝自旋阀结构CoFeB/MgO/CoFeB磁性隧道结中获得高达604％的室温TMR比值.伴随着新势垒材料的不断发现和各种磁性隧道结结构的优化,共振隧穿和自旋依赖的库仑阻塞磁电阻等新效应以及磁性传感器、磁性随机存储器和自旋纳米振荡器及微波检测器等新器件逐渐成为科学和工业界所关注的研究与应用热点.对磁性隧道结(MTJ)材料及其器件应用研究和进展进行了简要介绍.     

磁隧道结的研究进展

从隧道结两种通用的基本理论出发,从材料选取的角度详细介绍了磁性隧道结不同的中间层和铁磁层材料的研究成果,揭示了材料选取对隧道结磁电阻的重要影响,并对其发展和应用前景进行了展望.     

反铁电材料中负电卡效应的研究进展

电卡效应是指电介质材料中由于施加或去除电场导致的材料温度变化的现象, 包括正电卡效应和负电卡效应两种类型。电卡效应作为一种高效率、无噪音、环境友好的制冷效应, 在固态制冷特别是集成电路制冷领域显示出广阔的应用前景, 在过去的几十年中吸引了科研人员广泛的研究兴趣。研究表明, 通过结合正负电卡效应, 可以显著提高电卡效应的制冷能力。与正电卡效应不同, 负电卡效应因其独特的物理起源, 调控手段极为有限。本文以负电卡效应为中心, 重点介绍反铁电材料中负电卡效应的最新研究进展, 具体内容包括以下四个部分: 首先, 从电卡效应的研究历史出发, 介绍了电卡效应的制冷原理, 介绍了一个典型的能将正、负电卡效应结合的双制冷循环; 其次, 介绍了基于Maxwell关系的负电卡效应间接测试方法, 以及几种负电卡效应直接测试方法, 并讨论了不同方法的适用条件和优缺点; 再次, 以典型的负电卡效应材料——反铁电材料为例, 着重介绍了负电卡效应的物理起源, 综述了反铁电薄膜和反铁电块体材料中的负电卡效应, 并对其它铁电材料中的负电卡效应做了简要介绍; 最后, 对负电卡效应的研究进行了总结和展望。     

铁电材料介电非线性研究进展

铁电材料是一类重要的功能材料,介电(电压)非线性是近年来高新技术研究的前沿和热点之一.综述了关于铁电材料介电非线性的临界尺寸、晶粒尺寸效应、膜厚效应、模型和介质移相器等方面的最新研究进展,提出了研究中需要解决的一些问题.     

铁电体中相变临界尺寸的研究现状

从铁电薄膜和铁电颗粒两大方面回顾了处理尺寸效应的理论研究方法(包括宏观的热力学唯像理论、微观的横场Ising模型和第一性原理计算)和铁电相变临界尺寸的理论预测. 总结了从50年代以来实验中观测到的各种铁电材料的临界尺寸, 简单介绍了铁电纳米陶瓷的一些尺寸效应, 并叙述了近几年才开始报道的铁电纳米线中的铁电相变. 最后指出了目前研究现状中存在的一些问题.