Nanomaterials:铁电与自旋电子材料及器件 | MDPI Seminar

发表时间:2024-07-12 阅读量:516

铁电与自旋电子材料及器件代表着现代材料科学和电子学领域的前沿探索。铁电纳米材料不仅具有不同于块体材料的基本物理现象,在可重构铁电存储器件中也具有潜在应用。自旋电子纳米材料在新型自旋存储器中编码二进制或多态数据方面具有帮助。通过纳米级多铁异质结构中的界面磁电耦合集成铁磁和铁电材料为未来自旋电子学提供了一种有前途的低能耗高密度存储途径,推动科技产业的变革与进步。

 

本次线上研讨会,我们非常荣幸地邀请到 Nanomaterials 期刊两位客座编辑,西安电子科技大学彭仁赐副教授与电子科技大学陈爱天教授,携手西安电子科技大学闫非副教授,围绕“铁电与自旋电子材料及器件”这一议题共同带来精彩的学术报告。欢迎大家积极参与!

 

研讨会信息

时间

2024年7月18日 19:00-21:00

 

观看通道

· 小鹅通直播间

https://dbofi.xetlk.com/sl/1TXrPp

· MDPI开放科学视频号

 

· 学者交流群

 

会议流程

19:00-19:10 彭仁赐 副教授

会议主席致辞

 

19:10-19:40 彭仁赐 副教授

铁性功能材料的相场模拟及其器件设计

 

19:40-20:10 闫非 副教授

铁电功能材料的结构设计及电学性能研究

 

20:10-20:40 陈爱天 教授

基于多铁异质结构的电场调控自旋电子器件

 

20:40-21:00 

提问交流环节

 

会议主讲人

彭仁赐 副教授

西安电子科技大学

Nanomaterials 期刊客座编辑

会议主席

个人简介:副教授,西安电子科技大学先进材料与纳米科技学院。2018年获得清华大学材料学院博士学位;2015年-2017年在美国宾夕法尼亚州立大学材料系联培博士。主要从事HfO2基铁电和自旋电子材料与器件性能的关联计算及相场模拟研究,已发表36篇高水平论文,其以第一/通讯作者在 Sci. Adv., Adv. Funct. Mater., NPG Asia Mater., Acta Mater., Mater. Res. Lett., Phys. Rev. Applied, Appl. Phys. Lett. 等期刊发表SCI学术论文16篇,担任 Materials Research Letters 期刊青年编委、Nanomaterials 期刊客座编辑;主持国家自然科学基金青年基金等。

报告题目

铁性功能材料的相场模拟及其器件设计

报告简介

 

相场模拟是介观尺度 (nm~um) 上研究材料微观结构演化并预测其性能的一种有效理论研究工具,已被用于铁性 (铁电、铁磁、铁弹等) 材料畴结构与其性能关联及预测的研究。(1) 首先,针对HfO2基铁电薄膜中如何建立原子尺度“隔离带”与宏观电学性能之间的关联问题,借助相场模拟,我们表明了无尺度的铁电畴独立翻转特性 (横向尺寸为 1 nm的极性畴仍能稳定) 和尖锐的畴壁,这些起源于相邻畴之间弱的相互作用,这种相互作用能通过梯度能系数来量化,这揭示了隔离带在铁电畴动力学中的介观机制。同时,阐明了180°极化翻转机制,它是以新畴的形核为主导,且具有高的形核密度,这与形核受限翻转模型一致。该研究不仅提供了隔离带在铁电畴动力学中的介观机制,而且进一步推动铁电畴态的精细调控、高密度快速且CMOS兼容性的HfO2基薄膜铁电存储器方面的研发。(2) 其次,针对中心对称的铁弹材料 (如BiVO4) 中极性畴壁的起源问题,介观相场模拟表明:铁弹孪生畴的形成源于四方相到单斜相 (T-M) 相变的自发应变,极性畴壁源自畴壁处应变梯度引起的挠曲电效应,且极化强度的大小主要来自剪切应变梯度的贡献。研究结果不仅为铁弹孪生畴的形成机制提供了深入的理解,而且揭示了由铁弹畴壁处应变梯度诱导的极性畴壁起源。(3) 最后,针对铁电氧化物薄膜本征脆性 (形变小于~1%),相场模拟揭示了自支撑的BiFeO3薄膜在大的弯曲变形 (~5%应变) 下超弹性的起源:菱方相到四方相 (R-T) 的可逆相变和接近可逆的畴结构演化共同贡献了其超弹性,有望用于柔性铁电电子器件。

 

闫非 副教授

西安电子科技大学

个人简介:西安电子科技大学先进材料与纳米科技学院菁英副教授/华山学者,主要从事铁电和介电功能材料与器件等领域的相关研究。2022年获得同济大学博士学位,被评为上海市优秀毕业生、同济大学优秀博士学位论文、同济大学第十五届研究生“学术先锋”等。近年来,在 Energy Storage Materials、Nano Energy、Small、Journal of Materials Chemistry A 等国际期刊上发表SCI论文60余篇 (2篇入选ESI前0.1%热点论文、5篇入选ESI前1%高被引论文),被引4000余次,H-index为36,入选2023年度“全球前2%顶尖科学家榜单”。申请国家发明专利16件,已授权14件。担任《稀有金属》青年编委、Journal of Advanced Ceramics 期刊青年博士审稿团成员,以及 Advanced Functional Materials、Journal of Advanced Ceramics、Small 等期刊的审稿人。主持/参与国家自然科学基金青年项目、面上项目、重点项目以及陕西数理基础科学研究项目等。个人主页https://faculty.xidian.edu.cn/YANFEI/zh_CN/。

报告题目

铁电功能材料的结构设计及电学性能研究

报告简介

铁电材料因其独特的电极化和介电非线性特征在能量和信息存储、介电调谐等众多领域中得到学术界和产业界的广泛关注。基于无铅弛豫铁电材料研制的陶瓷电介质电容器具有充放电速度快、功率密度高、稳定性优异且环境友好等特点,结合化学计量比和化学成分调控、层状结构设计等策略促进无铅陶瓷电介质电容器的储能密度和储能效率得到协同增强,为实现兼具高储能密度和高储能效率的储能陶瓷电容器提供了新思路和新方法。与此同时,鉴于传统钙钛矿型铁电材料存在尺寸微缩性和工艺兼容性等问题,进一步结合层状结构设计策略对新型氧化铪基铁电薄膜的铁电和介电性能进行调控,在400-500℃退火条件下得到厚度约为9 nm且表现出优异铁电性能 (剩余极化强度2Pr高达~43 μC/cm2) 的氧化铪基铁电薄膜,并且在2.5 V较低电压下可以实现51%左右的介电调谐率,其电学性能经过109次循环后依然呈现出优异的稳定性,在一定程度上实现了纳米尺度氧化铪基薄膜铁电和介电性能及其可靠性的优化。

 

陈爱天 教授

电子科技大学

Nanomaterials 期刊客座编辑

个人简介:

电子科技大学物理学院教授、博士生导师、国家级青年人才 (海外)。2011年6月于兰州大学物理科学与技术学院获得学士学位;2017年1月于清华大学物理系获得博士学位;2017年4月到阿卜杜拉国王科技大学,先后担任博士后、研究科学家;2024年4月加入电子科技大学物理学院。主要从事自旋电子学研究,研究兴趣包括多铁异质结构、磁电耦合效应、磁性隧道结、电场调控磁性等。相关成果发表于 Nature Communications,Science Advances、Advanced Materials、Advanced Functional Materials、Materials Horizons 等期刊。

报告题目

基于多铁异质结构的电场调控自旋电子器件

报告简介

磁性隧道结是自旋电子学的核心器件,在磁性存储器、自旋逻辑器件等方面都有重要应用。磁性隧道结是两层磁性层中间夹一非磁性绝缘层的三明治结构,调控磁性层的磁矩取向能够调控磁性隧道结的电阻,目前主要利用电流,通过自旋转移力矩或自旋轨道力矩效应来实现对磁性隧道结的调控。而在铁磁/铁电多铁异质结构中,基于应变媒介磁电耦合,能够实现电场对磁性的调控,为发展电场调控型低能耗自旋电子器件提供了技术方案。为此,我们结合磁性隧道结和铁电材料,在铁电衬底上成功制备高质量磁性隧道结,通过应变媒介磁电耦合使自由层磁矩旋转90度,实现了室温零磁场下电场对磁性隧道结电阻的非易失性调控;进一步,通过引入多方向应变连续调节自由层磁矩旋转和引入磁偶极相互作用,成功实现了电场对隧道磁电阻高/低电阻态的完全调控。相关研究为发展电写磁读的新型自旋存储器件提供了参考。

 

相关特刊

Research on Ferroelectric and Spintronic Nanoscale Materials

Edited by Dr. Renci Peng and Dr. Aitian Chen

Submission deadline: 10 September 2024

https://www.mdpi.com/si/179081

 

主办单位

合作单位

 

Nanomaterials 期刊介绍

主编Shirley Chiang, University of California Davis, USA

期刊主题涵盖纳米材料 (纳米粒子、薄膜、涂层、有机/无机纳米复合材料、量子点、石墨烯、碳纳米管等)、纳米技术 (合成、表征、模拟等) 以及纳米材料在各个领域的应用 (生物医药、能源、环境、电子信息等) 等。

2023 Impact Factor

4.4

2023 CiteScore

8.5

Time to First Decision

13.8 Days

Acceptance to Publication

2.6 Days