许小红课题组：应力诱导SmFeO3外延薄膜强烈的磁各向异性以及室温磁电耦合效应

zhongfei

铁电与铁磁两种铁有序同时共存的磁电耦合 (ME) 多铁材料近年来一直备受科学界的关注。然而, 目前发现的单相多铁材料大多数都表现出反铁磁性或者较低的工作温度，这严重限制了其在实际器件中的应用。如果一种材料能够在室温下实现铁电与铁磁之间的强烈耦合，那么我们不但可以利用磁场控制材料的铁电性，更重要的是还可以利用电场来诱导磁有序，这无疑对制备无磁场低功耗的微电子器件具有重要的推动作用。因此，探索新的单相多铁材料兼具高的工作温度丶大的磁化强度以及强的ME耦合效应将成为人们关注的热门研究领域。部分稀土正铁氧体RFeO3 (R代表稀土元素) 由于拥有接近700 K的铁电居里温度和弱的铁磁性，因而有望成为下一代微电子领域最具潜力的候选者之一。

外延薄膜

图1 Nb-STO/SmFeO3 90 nm薄膜同一区域不同写入电压下的 (a-c) 面外PFM“回”字相图以及对应的 (d-f) MFM相图

       张军博士（导师：许小红教授）和薛武红老师通过使用脉冲激光沉积法在可以提供拉应力的Nb-SrTiO3基片上成功外延了倾斜反铁磁SmFeO3单层薄膜。测量结果显示薄膜在拉应力作用下可以从反铁磁基态中诱导出明显的室温铁磁性。同时，随着厚度的增加，薄膜的磁各向异性逐渐从面外转移到面内方向。同步辐射XLD以及XAS测试结果表明这种变化是由应力释放效导致的O 2p-Fe 3d杂化强度和Fe-3d轨道占据变化同时引起的。另外，电压驱动可逆磁畴反转实验进一步证明SmFeO3薄膜具有明显的室温ME耦合效应。本工作对设计新一代电写磁读数据存储器件具有一定的推动作用.
       相关成果以《Strain-induced robust magnetic anisotropy and room temperature magnetoelectric coupling effect in epitaxial SmFeO3 film》为题，于2020年8月14日发表在SCIENCE CHINA Materials, 2020, 63(10): 2062–2070（IF: 6.098）
       全文链接：https://link.springer.com/article/10.1007/s40843-020-1391-3


        文章来源：山西师范大学
        许小红，1966年4月出生，山西新绛人，中共党员，中国共产党第十八次全国代表大会代表，博士，教授，博士生导师。1988年毕业于天津大学并分配到山西师范大学工作，1996年在北京科技大学获硕士学位，2001年在西安交通大学获博士学位，2001-2006年期间在华中科技大学、英国谢菲尔德大学、日本东北大学从事博士后及合作研究。历任山西师范大学化学与材料科学学院副院长、材料化学研究所所长，2006年1月任山西师范大学科技处处长，2016年9月任山西师范大学党委委员、副校长。