离子液体对重金属/铁氧体界面磁性的电场调控效应研究

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基本信息

  • 批准号：
    51802248
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    27.0万
  • 负责人：
    胡忠强
  • 依托单位：
    西安交通大学
  • 学科分类：
    E0206.功能陶瓷
  • 结题年份：
    2021
  • 批准年份：
    2018
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Recent research has shown that high-density charges aggravated at the interface of the ionic liquid under an electric field can change the macroscopic properties of magnetic thin films, such as magnetic anisotropy, magnetoresistance, metal-to-insulator transition, etc. This phenomenon provides a new pathway to explore the magnetoelectric composite materials. Moreover, abundant phenomena including spin Hall effect and magnetic proximity effect are induced by spin-orbital coupling at the interface between the heavy metal and the ferrite. Therefore, how the ionic liquid interferes with the interfacial coupling under the electric field is of great significance both in physics and applications. In this project, high-quality epitaxial ferrite films will be grown by pulsed laser deposition, and ionic liquid/heavy metal/ferrite magnetoelectric heterostructures will be formed. The dynamics of the ferromagnetic resonance and anisotropy of the composites in the ionic liquid gating process will be monitored using the in-situ electron paramagnetic resonance technique. The control mechanisms, including ionic migration, electrostatic doping, and electrochemical reaction, will be studied to realize non-volatile, reversible tuning and large magnetoelectric coupling efficiency. This project will establish the foundation for the applications of magnetoelectric composites in tunable microwave and spintronic devices.
近期研究表明，在电场作用下离子液体表面积聚的高浓度电荷可以改变磁性薄膜的磁各向异性、磁电阻、金属绝缘体相变等宏观物性，这为磁电复合材料的探索提供了新的思路。此外，由于重金属/铁氧体界面处具有自旋轨道耦合诱导的自旋霍尔效应、临近磁效应等新奇现象，研究电场作用下离子液体如何对重金属/铁氧体界面耦合产生影响及其机理具有重要的物理意义和应用价值。本项目拟利用脉冲激光沉积技术制备高质量的外延铁氧体薄膜，构建离子液体/重金属/铁氧体磁电复合材料新体系，并采用电子顺磁共振技术，原位观测离子液体的电荷积聚对重金属/铁氧体复合薄膜的铁磁共振、磁各向异性等磁特性的动态调控过程，研究其中的离子迁移及静电掺杂、电化学反应等调控机理，实现非易失性可逆调控和较大的磁电耦合系数，为新型磁电复合材料在可调微波器件和自旋电子器件中的应用奠定基础。

结项摘要

在电场作用下离子液体表面积聚的高浓度电荷可以改变磁性薄膜的磁各向异性、磁电阻、金属绝缘体相变等宏观物性，这为磁电复合材料的探索提供了新的思路。此外，由于重金属/铁氧体界面处具有自旋轨道耦合诱导的自旋霍尔效应、磁近邻效应等新奇现象，研究电场作用下离子液体如何对重金属/铁氧体界面耦合产生影响及其机理具有重要的物理意义和应用价值。本项目利用脉冲激光沉积技术制备了高质量的外延铁氧体薄膜，构建了离子液体/重金属/铁氧体磁电复合材料新体系，并采用电子顺磁共振技术，原位观测了离子液体的电荷积聚对重金属/铁氧体复合薄膜的铁磁共振、磁各向异性等磁特性的动态调控过程，研究了其中的离子迁移及静电掺杂、电化学反应等调控机理，实现了非易失性可逆调控和较大的磁电耦合系数，为新型磁电复合材料在可调微波器件和自旋电子器件中的应用了奠定基础。研究内容及主要结果如下：1）研究了离子液体/重金属/铁氧体磁电复合材料中电场对磁性的原位调控效应，建了基于离子液体的Y3Fe5O12(YIG)/Cu/Pt磁电耦合新材料体系，通过在异质结上加载小的栅控电压，引起了金属/YIG界面磁近邻效应的显著变化，在室温下实现了100 Oe/V的磁电耦合系数。2）在柔性云母(Mica)衬底上制备了低阻尼因子的YIG外延薄膜，并将其与压电 PMN-PT相结合构成磁电异质结，获得了面内方向 95 Oe 的最大调控量，铁磁共振频率的调控达到175 MHz，微波磁电耦合系数达12 Oe·cm/kV。3）采用定量MOKE对电场作用下的磁畴演化过程进行原位观测，通过将磁畴数据的Kerr系数与校准函数加以比对，得到了不同电场下磁畴的磁化方向分布。4）基于磁电耦合材料制备了可调滤波器和磁场传感器，在Fe3O4铁氧体中实现了高达368 Oe/V的磁电耦合系数，并且该调控过程多次往复进行后无明显性能衰减；利用铁磁薄膜中应力介导的磁电耦合效应，设计了一种全桥结构的巨磁阻磁场传感器，实现了线性区和灵敏度的电压调控，显示了良好的应用潜力。

项目成果

期刊论文数量（21）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（10）
Thermally activated giant piezoelectricity and enhanced interface elastic strain-mediated magnetoelectric coupling
热激活巨压电和增强界面弹性应变介导的磁电耦合
  • DOI：
    10.1111/jace.17532
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Journal of the American Ceramic Society
  • 影响因子：
    3.9
  • 作者：
    Du Qin;Wang Wenli;Wang Zhiguang;Su Wei;Deng Zhiyuan;Wu Jingen;Ma Ming;Hu Zhongqiang;Zhou Ziyao;Liu Ming
  • 通讯作者：
    Liu Ming
Voltage control of perpendicular exchange bias in multiferroic heterostructures
多铁异质结构中垂直交换偏压的电压控制
  • DOI：
    10.1002/aelm.201900192
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Advanced Electronic Materials
  • 影响因子：
    6.2
  • 作者：
    Qu Yang;Zhongqiang Hu;Yao Zhang;Wei Su;Yuxin Cheng;Bin Peng;Jingen Wu;Ziyao Zhou;Yun He;Wanzhao Cui;Zhiguang Wang;Ming Liu
  • 通讯作者：
    Ming Liu
Voltage tunable low damping YIG/PMN-PT multiferroic heterostructure for low-power RF/microwave devices
用于低功率射频/微波器件的电压可调低阻尼 YIG/PMN-PT 多铁异质结构
  • DOI：
    10.1088/1361-6463/abce7c
  • 发表时间：
    2020-11
  • 期刊：
    Journal of Physics D: Applied Physics
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Zhao Yanan;Li Yaojin;Zhu Shukai;Chen Chen;Yao Mouteng;Zhao Yifan;Hu Zhongqiang;Peng Bing;Liu Ming;Zhou Ziyao
  • 通讯作者：
    Zhou Ziyao
Ionic liquid gating control of magnetic anisotropy in Ni0.81Fe0.19 thin films
Ni0.81Fe0.19 薄膜磁各向异性的离子液体门控
  • DOI：
    10.1016/j.cap.2020.04.008
  • 发表时间：
    2020-07
  • 期刊：
    Current Applied Physics
  • 影响因子：
    2.4
  • 作者：
    Chunlei Li;Shishun Zhao;Ziyao Zhou;Bin Peng;Zhongqiang Hu;Ming Liu
  • 通讯作者：
    Ming Liu
Magnetic Sensor Based on Giant Magneto-Impedance in Commercial Inductors
基于商用电感器中巨磁阻抗的磁传感器
  • DOI：
    10.1109/tie.2020.3007097
  • 发表时间：
    2020-07
  • 期刊：
    IEEE Transactions on Industrial Electronics
  • 影响因子：
    7.7
  • 作者：
    Zhiguang Wang;Tao Wen;Wei Su;Chaojie Hu;Yicheng Chen;Zhongqiang Hu;Jingen Wu;Ziyao Zhou;Ming Liu
  • 通讯作者：
    Ming Liu

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其他文献

多铁性磁电器件研究进展
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    物理学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    俞斌;胡忠强;程宇心;彭斌;周子尧;刘明
  • 通讯作者：
    刘明
基于Mathews稳定图等方法的多角度采空区群稳定性分析评价
  • DOI：
    10.13545/j.cnki.jmse.2017.02.022
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    采矿与安全工程学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    胡高建;杨天鸿;胡忠强;于庆磊;赵永;周靖人
  • 通讯作者：
    周靖人

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胡忠强的其他基金

基于微悬臂梁的磁电薄膜传感器设计与噪声抑制研究
  • 批准号：
    62071374
  • 批准年份：
    2020
  • 资助金额：
    64 万元
  • 项目类别：
    面上项目

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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