[发明专利]一种反铁磁/铁电多铁异质结构及其制备方法

权利要求书

1.一种反铁磁/铁电多铁异质结构，其特征在于：其具有(111)取向的高性能PMN-PT铁电单晶衬底，高性能PMN-PT铁电单晶衬底上表面设有外延生长特性的钙钛矿型LaVO₃反铁磁薄膜。

2.根据权利要求1所述的反铁磁/铁电多铁异质结构，其特征在于：所述高性能PMN-PT铁电单晶衬底的化学通式为(1-x)PbMg_1/3Nb_2/3O₃-xPbTiO₃，其中0.25≦x≦0.4。

3.根据权利要求1所述的反铁磁/铁电多铁异质结构，其特征在于：所述LaVO₃薄膜表现出反铁磁半导体特性。

4.根据权利要求2或3所述反铁磁/铁电多铁异质结构，其特征在于：所述高性能PMN-PT铁电单晶衬底的厚度为0.03-0.8mm，所述钙钛矿型LaVO₃反铁磁薄膜厚度为3-600nm，以避免钙钛矿型LaVO₃反铁磁薄膜过薄有界面电荷效应的介入，过厚导致应变不均匀。

5.根据权利要求1所述的反铁磁/铁电多铁异质结构，其特征在于：所述高性能PMN-PT铁电单晶衬底的取向为(111)，该取向高性能PMN-PT铁电单晶衬在直流电场作用下会出现亚稳的铁弹畴状态。

6.根据权利要求1所述的反铁磁/铁电多铁异质结构，其特征在于：在钙钛矿型LaVO₃反铁磁薄膜的表面以及高性能PMN-PT铁电单晶衬底背面分别镀上Au或Pt金属电极，便于向该结构施加直流电场。

7.一种制备上述任一权利要求所述反铁磁/铁电多铁异质结构的制备方法，其特征在于步骤为：以LaVO₄陶瓷块为靶材，采用脉冲激光沉积技术使用激光轰击靶材，在高性能PMN-PT铁电单晶衬底上沉积一层外延的钙钛矿型LaVO₃反铁磁薄膜，从而制备出电场调控非易失性应变和电阻变化的LaVO₃/PMN-PT多铁异质结构。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：使用的LaVO₄陶瓷块靶材的纯度大于99.999％。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述脉冲激光沉积的工艺参数包括：使用XeCl准分子激光器，波长λ＝308nm，激光能量1J/cm²-7J/cm²，激光频率1Hz-10Hz，高性能PMN-PT铁电单晶衬底与靶材之间的距离为3-10cm，薄膜沉积温度600℃-850℃，薄膜沉积时背底真空度小于1×10^-6Pa，沉积时不通氧气，沉积结束后，薄膜原位退火20min-60min，提高薄膜结晶质量。

10.一种根据权利要求1-6任一权利要求所述反铁磁/铁电多铁异质结构的电场调控非易失性应变和电阻变化的方法，其特征在于：通过控制施加在该多铁异质结构上的直流电场强度，使得高性能PMN-PT铁电单晶衬诱导出压电应变，该应变通过刚性的外延界面传递至钙钛矿型LaVO₃反铁磁薄膜，从而实现当直流电场撤去时LaVO₃薄膜应变和电阻回到初始态，或者不会回到初始态这两种不同的状态；其中高性能PMN-PT铁电单晶衬底的矫顽场为2kV/cm-3.5kV/cm，当直流电场小于高性能PMN-PT铁电单晶衬底的矫顽场，钙钛矿型LaVO₃反铁磁薄膜应变和电阻呈现出非易失性变化，即当电场撤去时钙钛矿型LaVO₃反铁磁薄膜不会回到初始态。