多铁性材料:过去、现在、未来

2010年美国物理学会的James C.MeGroddy奖授予了三位美国科学家:加州大学圣芭芭拉分校Nicola A.Spaldin教授、罗格斯大学Sang-Wook Cheong教授和加州大学伯克利分校Ramamoorthy Ramesh教授,以表彰他们在推进对多铁性氧化物的认识以及应用方面所作的奠基性贡献.2010年10月份的Physics Today(2010年第10期,第38-43页)刊登了这三位教授为此撰写的精彩文章,对多铁性材料研究的过去、现在和未来进行了评述与展望.全文主要内容如下:     

多铁性磁电器件研究进展

多铁性材料可以实现力、电、磁等多物理场之间的相互耦合,在小尺寸、快速响应和低功耗的磁电器件领域具有重要的应用前景.在应用需求的推动下,以具有磁电耦合效应的多铁性材料为基础的磁电器件在设计、微纳加工和性能优化等方面的研究取得了持续的进展.本文简要介绍了基于磁电耦合效应的几种原型器件的最新进展,包括可调谐电感、滤波器、磁电存储器、能量回收器、磁电传感器和磁电天线等,分析总结了各种磁电器件的工作原理及其性能表现,讨论了当前多铁性磁电器件研究所面临的问题和挑战,并提出了改进磁电器件性能的研究方向.     

专题:钙钛矿光电器件与物理

<正>编者按钙钛矿原指自然界存在的一种陶瓷氧化物矿石,它们具有类似钛酸钙(CaTiO_3)的ABX_3三维晶体结构.这种矿石最早是由古斯塔夫·罗斯(Gustav Rose)于1839年在俄罗斯的乌拉尔山脉发现,并以俄罗斯矿物学家列夫·博罗夫斯基(Lev Perovski)的名字命名.金属卤化物钙钛矿是指具有这种ABX_3钙钛矿型晶体结构的一类半导体光电材料,通常A位置为甲胺(CH_3NH_3~+)等有机阳离子, B位置为铅(Pb~(2+))、锡(Sn~(2+))等二价金属阳离子,     

多铁性纳米点结构及微纳器件应用

在当前电子技术微型化和高度集成化的趋势下,多铁性纳米材料的研究正逐渐成为一个重要主题。这方面的研究还处在起步阶段,在材料的制备工艺和表征手段方面还面临诸多挑战。文章简要介绍了多铁性纳米点的制备工艺(包括离子刻蚀、自组构、多孔氧化铝模板方法等)和以多功能扫描探针为代表的表征手段,还介绍了纳米点带来的新颖的物理现象及其在微纳器件应用等方面的研究进展。     

多铁性纳米点结构及微纳器件应用

在当前电子技术微型化和高度集成化的趋势下,多铁性纳米材料的研究正逐渐成为一个重要主题。这方面的研究还处在起步阶段,在材料的制备工艺和表征手段方面还面临诸多挑战。文章简要介绍了多铁性纳米点的制备工艺(包括离子刻蚀、自组构、多孔氧化铝模板方法等)和以多功能扫描探针为代表的表征手段,还介绍了纳米点带来的新颖的物理现象及其在微纳器件应用等方面的研究进展。     

基于铁性材料的微波器件及其仿真模拟

随着无线通讯技术的进步和发展,集成化、芯片化、阵列化的微波器件成为前沿发展方向.了解材料的基本物理性质并进行相关器件的设计仿真有助于促进对原子尺度到宏观器件性质的理解和预测,是推动微波技术发展的关键,也是信息科技发展中的重点.本文从微波器件的基本材料出发,重点介绍了铁磁、铁电以及多铁复合材料3类铁性材料的基本物理性质及其在微波器件中的应用,进而介绍了微波器件中的仿真模拟软件.     

磁致多铁性物理与新材料设计

磁致多铁材料是多铁性材料大家族中的后起之秀,其特色在于其铁电性起源于特定的磁序,因此其铁电性与磁性紧密关联,具有本征的强磁电耦合效应。目前对磁致多铁性的研究以基础物理为主。随着对磁致多铁现象背后物理机制认识的不断深入,不断有新的磁致多铁材料被设计、预言和发现,其性能也在不断地提高。文章简要介绍了磁致多铁材料所涉及的基本物理机制,并根据这些已知的规律,回顾了近年来寻找和设计新的磁致多铁材料的经验。     

磁致多铁性物理与新材料设计

磁致多铁材料是多铁性材料大家族中的后起之秀,其特色在于其铁电性起源于特定的磁序,因此其铁电性与磁性紧密关联,具有本征的强磁电耦合效应。目前对磁致多铁性的研究以基础物理为主。随着对磁致多铁现象背后物理机制认识的不断深入,不断有新的磁致多铁材料被设计、预言和发现,其性能也在不断地提高。文章简要介绍了磁致多铁材料所涉及的基本物理机制,并根据这些已知的规律,回顾了近年来寻找和设计新的磁致多铁材料的经验。     

多铁性:做出不可能

<正>致多铁平生无彩夜长明,物理纷繁雨色轻。历尽七十年后苦,终得八幕剧~1中情。1.引子那些在凝聚态物理和材料科学领域赚生活的人都有体会,材料科学现在已是大物质科学之中心环节。它上接物理与化学、下接电子信息与工程学。正因为如此,做材料科学的人往往左右逢源、上下通吃,亦     

“半导体激光材料及器件”专题征稿

正征稿范围:包括但不限于半导体激光器、半导体激光物理、半导体激光材料、硅基激光器、量子点激光器、窄线宽激光器、表面等离激元激光、微腔激光器与纳米腔激光器、新型半导体材料微纳激光、混合集成半导体微纳激光。时间安排:全文投稿截止日期:2021年10月30日;专题出版时间:2022年第2期。     

"半导体激光材料及器件"专题导读

自1960年梅曼发明人类历史上第一台激光器以来,激光技术在经济、科技、军事等领域发挥着越来越重要的作用.半导体激光科学与技术以半导体激光器件为核心,涵盖研究光的受激辐射放大的规律、产生方法、器件技术、调控手段和应用技术,历经六十余年发展,不仅在基础科学领域不断研究深化,科学技术水平不断提升,而且在应用领域上不断拓展和创...     

“半导体激光材料及器件”专题征稿

正征稿范围:包括但不限于半导体激光器、半导体激光物理、半导体激光材料、硅基激光器、量子点激光器、窄线宽激光器、表面等离激元激光、微腔激光器与纳米腔激光器、新型半导体材料微纳激光、混合集成半导体微纳激光。时间安排:全文投稿截止日期:2021年10月30日;专题出版时间:2022年第2期。     

“半导体激光材料及器件”专题征稿

正征稿范围:包括但不限于半导体激光器、半导体激光物理、半导体激光材料、硅基激光器、量子点激光器、窄线宽激光器、表面等离激元激光、微腔激光器与纳米腔激光器、新型半导体材料微纳激光、混合集成半导体微纳激光。时间安排:全文投稿截止日期:2021年10月30日;专题出版时间:2022年第2期。     

“半导体激光材料及器件”专题征稿

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“半导体激光材料及器件”专题征稿

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等离子体物理及其材料处理专题编者按

正气体放电产生的等离子体是集成电路制备不可或缺的关键技术,利用等离子体中活性粒子赋予的独特的物理和化学特性,可为超大规模集成电路制备提供具有定向性、选择性和纳米级精细性的绿色先进加工技术,大规模应用于其沉积、刻蚀、封装、清洗等工艺制程.在材料表面改性、新材料制备、生物灭菌消毒、等离子体隐身、医疗器具及人造器官的清洗、臭氧生成、新型光源、废弃物处理等领域也具有极其重要的应用前景,其低温加工的特性使其成为柔性可穿戴智能材料和器件最合适的加工技术之一.     

多铁性材料的第一性原理模型哈密顿量研究

由于在某些多铁性材料中存在着自旋、轨道和晶格等多种自由度的强耦合,它们会表现出丰富而有趣的相图与物理性质。但目前第一性原理方法还不能直接用来研究这些材料在有限温度下的物理性质。而基于第一性原理的有效哈密顿量方法却可突破这一限制。文章通过介绍几项研究工作,包括磁致铁电体RMn2O5和CuO的相图,以及RMn2O5中的电磁子,来说明这个方法在多铁性材料研究中的应用。     

多铁性材料的第一性原理模型哈密顿量研究

由于在某些多铁性材料中存在着自旋、轨道和晶格等多种自由度的强耦合,它们会表现出丰富而有趣的相图与物理性质。但目前第一性原理方法还不能直接用来研究这些材料在有限温度下的物理性质。而基于第一性原理的有效哈密顿量方法却可突破这一限制。文章通过介绍几项研究工作,包括磁致铁电体RMn₂O₅和CuO的相图,以及RMn₂O₅中的电磁子,来说明这个方法在多铁性材料研究中的应用。     

电介质材料和物理专题编者按

正电介质材料有许多独特的物理性质,如介电、压电、热释电、铁电、电光、非线性光学及其耦合特性等,在传感、换能、探测、医疗、通信、国防等众多领域具有广泛的应用价值.相关的物理研究主要涉及介电材料内部束缚电荷在电、磁、光、力、热等外场作用下的极化过程和与极化相关的各种物理现象;通过设计材料的成分与结构等,揭示诸多性能的调控规律和微观机制,在此基础上开发高性能电子器件.