YIG/PST磁电复合薄膜的生长控制及其磁电调谐性能研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61371059
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    84.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0122.物理电子学
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Electrically and magnetically tunable composite thin films can overcome the limitations of ferrites and ferroelectrics, making it adapted for the tendency of integrated system, fast response and wide frequency band for microwave tunable devices, and thus have significant application prospect in communications, radar and radio-frequency systems. Microwave tunable materials with high tunability and low dissipation have been focus on current research. In this project, the lead strontium titanate (PST) with high tunability will be used as the ferroelectric layer for the first time, and the new YIG/PST magnetoelectric composite thin films will be fabricated by chemical solution methods,which are potential for realizing high tunability and low dissipation within relatively wide temperature range near room temperature. High quality YIG/PST thin films will be obtained by optimization of fabrication techniques. The introduction of ultra-thin TiOx buffer layer is masterly adopted to adjust the interface characteristics of YIG/PST, which will realize the oriented growth of the thin films. The relationship between the microstructure and magnetoelectric properties of the YIG/PST thin films will be investigated. The evolution of the ferromagnetic, ferroelectric, magntoelectric effect, and electrically and magnetically tunability of the composite thin films under applied magnetic field, electric field and temperature will also be studied, together with the relationship between the magntoelectric coupling effects and electric and magnetic tunability. The mechanism of electrically and magnetically tunability in ferrite/ferroelectric composite thin films will be revealed, which will increase the design freedom of microwave devices and lay the foundations for promoting the development of multifunctionality and practicalization of the microwave tunable devices.
磁电复合薄膜能克服铁氧体或铁电体的局限性,适应微波调谐器件集成化、快响应、宽频带的发展趋势,在通信、雷达、射频系统等领域具有重要的应用前景。探索调谐率高和损耗低的微波调谐材料是当前的研究热点。本项目首次采用具有优异介电可调性的钛酸锶铅(PST)作铁电层,利用化学溶液法构筑一种新型的YIG(钇铁石榴石)/PST磁电复合薄膜,可望在室温较宽的温度范围内实现高调谐率和低损耗。通过优化生长工艺,制备优质YIG/PST薄膜;巧妙引入超薄TiOx缓冲层,调控薄膜的界面特性,实现磁电复合薄膜择优取向生长。研究YIG/PST复合薄膜的微结构和磁电特性之间的关联性,复合薄膜的铁磁性能、铁电性能、磁电耦合效应、磁电调谐性能随磁场、电场、温度的演变规律,以及磁电耦合效应与磁电调谐性能之间的关系,揭示铁氧体/铁电体复合薄膜磁电调谐的物理机制,为提高微波器件设计的自由度,促进器件的多功能化和实用化发展奠定基础。

结项摘要

磁电复合薄膜能克服铁氧体或铁电体的局限性,适应微波调谐器件集成化、快响应、宽频带的发展趋势,在通信、雷达、射频系统等领域具有重要的应用前景。探索调谐率高和损耗低的微波调谐材料是当前的研究热点。本项目采用磁控溅射法,在GGG衬底上实现了(111)取向YIG薄膜的生长。首次利用化学溶液法,在Si 衬底上实现了YIG 薄膜的生长,在较低的退火温度(750oC)时,YIG 薄膜的磁性能优于文献报道的 Si 衬底上制备的 YIG 多晶薄膜。采用化学溶液法和磁控溅射法,巧妙引入TiOx 、Pt、LNO缓冲层,调控薄膜的界面特性,实现新型磁电复合薄膜YIG/LNO/PST、YIG/LNO/PZT择优取向生长和构筑新型薄膜-陶瓷复合结构YIG/PMN-PZT。通过优化生长工艺,制备了优质 YIG/PST(100) 薄膜。当施加磁场强度为 600 Oe 时,复合薄膜的磁导率变化率可达 91.2%,同时具有更高的介电调谐率 η=74.8%@400 kV/cm。在室温较宽的温度范围内实现高调谐率和低损耗。说明 PST/LNO/YIG和YIG/PMN-PZT复合薄膜在磁场和电场的作用下,同时具备高的磁场可调性和电场可调性。成功构筑了YIG/LNO/PZT磁电复合薄膜,复合薄膜不但没有降低各相原有的优异的磁性能和电性能,而且还略微增加了相应的磁、电性能,为微波磁电耦合效应的研究奠定了材料基础。系统研究了复合薄膜的微结构和磁电特性之间的关联性,复合薄膜的铁磁性能、 铁电性能、磁电耦合效应、磁电调谐性能随磁场、电场、温度的演变规律,以及磁电耦合效应与磁电调谐性能之间的关系,揭示铁氧体/铁电体复合薄膜磁电调谐的物理机制,为提高微波器件设计的自由度,促进器件的多功能化和实用化发展奠定基础。

项目成果

期刊论文数量(14)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(7)
Magnetic and electric properties of wrinkled manganite films derived by sol-gel method
溶胶-凝胶法制备皱纹锰酸盐薄膜的磁电性能
  • DOI:
    10.1111/jace.14900
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    JOURNAL OF THE AMERICAN CERAMIC SOCIETY
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Zhao Bo;Chen Ying;Xue Fen;Guo Xin;Wang Genshui;Yang Lihui;Wang Wensheng;Dong Xianlin
  • 通讯作者:
    Dong Xianlin
Dielectric properties of La/Mn codoped Ba0.63Sr0.37TiO3 thin films prepared by RF magnetron sputtering
射频磁控溅射制备La/Mn共掺杂Ba0.63Sr0.37TiO3薄膜的介电性能
  • DOI:
    10.1016/j.ceramint.2014.04.039
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Ceramics International
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Song Lirong;Chen Ying;Wang Genshui;Yang Lihui;Li Tao;Gao Feng;Dong Xianlin
  • 通讯作者:
    Dong Xianlin
Fabrication and Dielectric Properties of Ba0.63Sr0.37TiO3 Thin Films on SiC Substrates
SiC 衬底上 Ba0.63Sr0.37TiO3 薄膜的制备及介电性能
  • DOI:
    10.1111/jace.13218
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Journal of the American Ceramic Society
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Song Lirong;Chen Ying;Wang Genshui;Yang Lihui;Ge Jun;Dong Xianlin;Xiang Pinghua;Zhang Yuanyuan;Tang Xiaodong
  • 通讯作者:
    Tang Xiaodong
Improved Performance of YIG(Y3Fe5O12) Films Grown on Pt-Buffered Si Substrates by Chemical Solution Deposition Technique
通过化学溶液沉积技术在 Pt 缓冲硅衬底上生长的 YIG(Y3Fe5O12) 薄膜的性能改进
  • DOI:
    10.1111/jace.14293
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Journal of the American Ceramic Society
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Guo Xin;Chen Ying;Wang Genshui;Ge Jun;Zhang Yuanyuan;Tang Xiaodong;Ponchel Freddy;Remiens Denis;Dong Xianlin
  • 通讯作者:
    Dong Xianlin
Effect of interface configurations on the dynamic scaling behavior of Pb(Zr0.53Ti0.47)O-3 thin films
界面构型对Pb(Zr0.53Ti0.47)O-3薄膜动态缩放行为的影响
  • DOI:
    10.1063/1.4867506
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Applied Physics Letters
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Li Kui;Sama Nossikpendou;Li Tao;Remiens Denis;Du Gang;Dong Xianlin;Wang Genshui
  • 通讯作者:
    Wang Genshui

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Colossal negative electrocaloric effects in lead-free bismuth ferrite-based bulk ferroelectric perovskite for solid-state refrigeration
用于固态制冷的无铅铁氧体铋基大块铁电钙钛矿的巨大负电热效应
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  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    刘宁涛;梁瑞虹;张光祖;周志勇;闫世光;李晓兵;董显林
  • 通讯作者:
    董显林
Ferroelectric/non-ferroelectric composite columnar ceramic material and preparing method thereof
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011-11-25
  • 期刊:
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    廖婉芳;梁瑞虹;董显林
  • 通讯作者:
    董显林
Correlation Between Electrocaloric Response and Polarization Behavior: Slim-Like and Square-Like Hysteresis Loop
电热响应与极化行为之间的相关性:细长型和方形磁滞回线
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Physica Status Solidi A-Applications and Materials Science
  • 影响因子:
    2
  • 作者:
    聂鑫;闫世光;陈学锋;郭少波;曹菲;姚春华;毛朝梁;董显林;王根水
  • 通讯作者:
    王根水
Preparation of Textured Bi3TiNbO9 Ceramics
Bi3TiNbO9 织构陶瓷的制备
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2007-08-15
  • 期刊:
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    周志勇;李玉臣;董显林
  • 通讯作者:
    董显林
Electrocaloric Effect in Pb0.3CaxSr0.7-xTiO3 Ceramics Near Room Temperature
Pb0.3CaxSr0.7-xTiO3 陶瓷近室温下的电热效应
  • DOI:
    10.1016/j.physletb.2012.11.039
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of Inorganic Materials
  • 影响因子:
    1.7
  • 作者:
    韩刘洋;郭少波;闫世光;RÉMIENS Denis;王根水;董显林
  • 通讯作者:
    董显林

其他文献

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铋层状结构高温压电陶瓷材料及器件应用中的基础问题
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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]
      
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