Nb:TiO2室温铁磁性机理及其自旋极化输运与调控的研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51172029
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    60.0万
  • 负责人：
    聂家财
  • 依托单位：
    北京师范大学
  • 学科分类：
    E0209.无机非金属类高温超导与磁性材料
  • 结题年份：
    2015
  • 批准年份：
    2011
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2012-01-01 至2015-12-31

项目摘要

探究半导体室温铁磁性的起源，以及寻找Tc高于室温且能实现自旋极化输运的、电场可调的铁磁性半导体材料，是目前自旋电子学研究的一大重点。Nb掺杂锐钛矿TiO2 （Nb:TiO2），是一种载流子浓度可调范围大、具有室温铁磁性的n型氧化物半导体材料，是最有可能用于制备室温自旋电子学器件的半导体之一。目前，迫切需要澄清的问题是，此氧化物半导体是否具有室温下的自旋极化输运特性，以及此半导体的室温铁磁性是否能够通过改变其载流子浓度来实现调控。在本课题中，我们将结合XPS和第一性原理计算揭示Nb:TiO2室温铁磁性的起源，制备Nb:TiO2基磁隧道结，探测其自旋极化输运特性，并对薄膜施加门电压，以调控薄膜的载流子浓度，探究其室温铁磁性随外电场也就是载流子浓度的变化情况，为Nb:TiO2基自旋半导体器件的设计和制备提供充分的实验依据。

结项摘要

围绕Nb:TiO2室温铁磁性机理及其自旋极化输运与调控问题，我们利用激光分子束外延(L-MBE)的方法制备了高质量的Nb:TiO2薄膜，通过X射线光电子能谱(XPS)，检测材料中元素所处的化学环境，并结合第一性原理计算与相关的输运测量，阐明了Nb:TiO2中铁磁性的起源是未配对的d电子。制备了高质量的Nb:TiO2基磁性隧道结，探测了该半导体室温下的自旋极化输运特性。项目实施基本上按照原计划进行，获得了如下研究成果：.1）Nb:TiO2薄膜室温铁磁性机理的研究：利用L-MBE方法制备了Nb:TiO2薄膜。XPS测量和第一性原理计算表明，未配对的d电子导致了Nb:TiO2中具有铁磁性。另外，研究发现，Nb:TiO2的铁磁性会随着载流子浓度的增大而增大，表现出载流子调控的特性。.2）Nb:TiO2基磁隧道结自旋极化输运的研究.制备了具有不同势垒厚度的高质量Nb:TiO2基磁性隧道结（MTJ）。在MTJ中观测到了类似于隧道磁电阻效应（TMR）的行为，在室温下，其TMR比率在29%左右，当温度降低到6K，其TMR比率达到了600%，表明Nb:TiO2具有极化输运的特征。其次，在不同掺杂浓度的Nb:TiO2薄膜的Hall结构中，通过测量电阻率随温度的变化曲线，发现Nb:TiO2中存在Kondo效应，表明Nb:TiO2中存在本征的局域磁矩。在对Hall电阻随磁场的变化情况的测量发现，5%掺杂的Nb:TiO2薄膜具有反常Hall效应，直接证明了Nb:TiO2中的载流子具有极化特性。上述结果表明，Nb:TiO2的载流子具有极化输运的特性，是制备自旋电子学器件的候选材料之一。.3）Kondo效应和Hall迁移率的电场调控.采用双电层场效应方法来调控锐钛矿TiO2薄膜器件的载流子浓度，使其从5.0×10^13增加到1.5×10^15 cm^-3，伴随着锐钛矿TiO2发生了绝缘体-金属相变，其电阻减小了近三个数量级。同时证实了在我们的锐钛矿TiO2器件样品中存在Kondo效应，并且具有较高的Kondo特征温度。更加有趣的是Kondo效应和霍尔迁移率都表现出很强的载流子依赖特性。因此我们可以改变栅压来调控Kondo效应，并且可以使霍尔迁移率提高接近一个数量级。我们对这些结果都给出了合理的解释。我们的实验证实了双电层场效应技术确实是研究、调控材料新奇物理性质强有力的工具。

项目成果

期刊论文数量（41）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（3）
专利数量（0）
d carrier induced intrinsic room temperature ferromagnetism in Nb:TiO2 film
d Nb:TiO2 薄膜中载流子诱导的本征室温铁磁性
  • DOI：
    10.1063/1.4707378
  • 发表时间：
    2012-05
  • 期刊：
    Applied Physics Letters
  • 影响因子：
    4
  • 作者：
    L. He;R. F. Dou;C. M. Xiong;J. C. Nie
  • 通讯作者：
    J. C. Nie
Electron Reconfiguration and Enhanced Phonon Activation in the Superconducting State of a FeSe0.3Te0.7 Single Crystal, as Evidenced by M？ssbauer Spectroscopy
穆斯堡尔谱证明 FeSe0.3Te0.7 单晶超导态下的电子重构和增强声子激活
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2015
  • 期刊：
    Journal of the Physical Society of Japan
  • 影响因子：
    1.7
  • 作者：
    P. Badica;J. C. Nie;M. Tolea;V. Kuncser
  • 通讯作者：
    V. Kuncser
Reconstruction of electrostatic field at the interface leads to formation of two-dimensional electron gas at multivalent (110) LaAlO3/SrTiO3 interfaces
界面静电场的重建导致多价 (110) LaAlO3/SrTiO3 界面处形成二维电子气
  • DOI：
    10.1103/physrevb.92.115304
  • 发表时间：
    2015-09-15
  • 期刊：
    PHYSICAL REVIEW B
  • 影响因子：
    3.7
  • 作者：
    Han, Yin-Long;Fang, Yue-Wen;Nie, Jia-Cai
  • 通讯作者：
    Nie, Jia-Cai
Angle-Dependent van Hove Singularities in a Slightly Twisted Graphene Bilayer
轻微扭曲石墨烯双层中的角度相关范霍夫奇点
  • DOI：
    10.1103/physrevlett.109.126801
  • 发表时间：
    2012-09-17
  • 期刊：
    PHYSICAL REVIEW LETTERS
  • 影响因子：
    8.6
  • 作者：
    Yan, Wei;Liu, Mengxi;He, Lin
  • 通讯作者：
    He, Lin
Ultrathin alpha-Fe2O3 Nanoribbons and Their Moire Patterns
超薄 α-Fe2O3 纳米带及其莫尔图案
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
    Journal of Physical Chemistry C
  • 影响因子：
    3.7
  • 作者：
    W. He;Y. Su;J. C. Nie;L. He
  • 通讯作者：
    L. He

数据更新时间：{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI：
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间：
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊：
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子：
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者：
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者：
    {{ item.author }}

数据更新时间：{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}

数据更新时间：{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}

数据更新时间：{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}

数据更新时间：{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}

数据更新时间：{{ patent.updateTime }}

其他文献

一种高温超导体纳米结构阵列的制备方法
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    青岛理工大学学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    聂家财
  • 通讯作者：
    聂家财
基于界面的钙钛矿氧化物电子学
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    物理
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    方跃文;聂家财;段纯刚
  • 通讯作者：
    段纯刚

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI：
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间：
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊：
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子：
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者：
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败，请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题，我已根据课题信息分析并撰写以下内容，帮您拓宽课题思路：

AI项目思路

AI技术路线图

聂家财的其他基金

过渡金属氧化物界面二维电子气的非传统超导及其马约拉纳零能模探索
  • 批准号：
  • 批准年份：
    2020
  • 资助金额：
    80 万元
  • 项目类别：
    重大研究计划
外尔半金属薄膜中新奇拓扑量子态的探测与调控研究
  • 批准号：
    11674031
  • 批准年份：
    2016
  • 资助金额：
    72.0 万元
  • 项目类别：
    面上项目
过渡金属氧化物界面二维电子态的量子输运与调控研究
  • 批准号：
    11474022
  • 批准年份：
    2014
  • 资助金额：
    100.0 万元
  • 项目类别：
    面上项目
高温超导纳米结构体系的新奇量子态构筑与探测
  • 批准号：
    91121012
  • 批准年份：
    2011
  • 资助金额：
    80.0 万元
  • 项目类别：
    重大研究计划
高温超导纳米结构体系的界面自组装生长及其原位超高真空变温四探针SPM研究
  • 批准号：
    10974019
  • 批准年份：
    2009
  • 资助金额：
    40.0 万元
  • 项目类别：
    面上项目
“无限层”铜氧化物薄膜与人工层状高温超导薄膜的制备及其原位超高真空变温四探针SPM研究
  • 批准号：
    50772015
  • 批准年份：
    2007
  • 资助金额：
    30.0 万元
  • 项目类别：
    面上项目
高温超导体/超大磁电阻材料异质复合膜及其自旋极化问题的研究
  • 批准号：
    10574013
  • 批准年份：
    2005
  • 资助金额：
    40.0 万元
  • 项目类别：
    面上项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号：
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份：
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额：
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别：
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号：
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份：
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额：
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别：
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者：{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

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]
关闭
close
客服二维码