隨著無線通信技術、信息存儲技術、電磁干擾技術等領域的快速發展，人們對材料的選擇和器件的微型化及集成化設計提出了更高的要求。多鐵性異質結構往往能同時展現出優異的鐵性及各鐵性之間的耦合效應。磁電異質結具有將能量在磁場和電場之間自由轉換以及磁電轉換系數大等諸多優點，因此在傳感器、多態存儲器及射頻微波器件中具有廣泛的應用前景。特別是在磁電雙可調多頻帶微波器件方面既能實現寬頻段范圍內的磁場調節，也能實現小頻段范圍內的電場精確調節。與此同時，隨著溫度參量的引入又能實現熱驅動磁電耦合響應，在微熱驅動的相移器，濾波器及自旋電子器件等方面有潛在的應用價值。

近日，西安交通大學電信學院電子系“青年千人”劉明教授團隊采用AAO納米模板輔助PLD技術制備出具有三維異質界面結構的Ni_0.5Zn_0.5Fe₂O₄/BaTiO₃(NZFO/BTO)納米復合薄膜。其中以經典的鐵電BTO納米柱陣列作為相變核心再用NZFO鐵磁層包覆，最終構建出幾乎完美的三維異質界面。由于界面處位錯缺陷極少，同時三維結構能極大地削弱源自基板的夾持效應，使BTO納米柱的相變應力有效的作用于鐵磁層。通過對比研究發現這種三維的納米復合結構能極大的增強雙磁子散射效應(TMS)。鐵磁層呈現的三維的形態特征以及構建的三維異質界面增強了TMS效應，最終在TMS的臨界角處獲得高達1866Oe的共振場偏移量。由于相變應力傳遞響應非常快，且在相變附近非常小的溫度波動就能獲得巨大的共振場偏移，因此該研究在微熱驅動的高頻微波器件和自旋電子器件方向存在極大的應用價值。

該研究成果近日在材料科學領域著名期刊ACS Nano (IF=13.942)上在線發表，題為“Thermal Driven Giant Spin Dynamics at Three-Dimensional Heteroepitaxial Interface in Ni_0.5Zn_0.5Fe₂O₄/BaTiO₃?Pillar Nanocomposites”。此工作是博士生董國華在導師劉明教授、周子堯教授的指導下完成的。西安交通大學電信學院電子陶瓷與器件教育部重點實驗室為該論文的第一作者及唯一通訊作者單位。這也是劉明教授團隊在電控磁研究領域2017年以來繼Advanced Materials,Advanced Functional Materials,ACS Nano,Nature Communications之后的又一重大進展。

該研究得到中組部“青年千人”項目、國家自然科學基金面上及重點項目等支持。

來源：交大新聞網