随着无线通信技术、信息存储技术、电磁干扰技术等领域的快速发展，人们对材料的选择和器件的微型化及集成化设计提出了更高的要求。多铁性异质结构往往能同时展现出优异的铁性及各铁性之间的耦合效应。磁电异质结具有将能量在磁场和电场之间自由转换以及磁电转换系数大等诸多优点，因此在传感器、多态存储器及射频微波器件中具有广泛的应用前景。特别是在磁电双可调多频带微波器件方面既能实现宽频段范围内的磁场调节，也能实现小频段范围内的电场精确调节。与此同时，随着温度参量的引入又能实现热驱动磁电耦合响应，在微热驱动的相移器，滤波器及自旋电子器件等方面有潜在的应用价值。

近日，西安交通大学电信学院电子系刘明教授团队采用AAO纳米模板辅助PLD技术制备出具有三维异质界面结构的Ni_0.5Zn_0.5Fe₂O₄/BaTiO₃(NZFO/BTO)纳米复合薄膜。其中以经典的铁电BTO纳米柱阵列作为相变核心再用NZFO铁磁层包覆，最终构建出几乎完美的三维异质界面。由于界面处位错缺陷极少，同时三维结构能极大地削弱源自基板的夹持效应，使BTO纳米柱的相变应力有效的作用于铁磁层。通过对比研究发现这种三维的纳米复合结构能极大的增强双磁子散射效应(TMS)。铁磁层呈现的三维的形态特征以及构建的三维异质界面增强了TMS效应，最终在TMS的临界角处获得高达1866Oe的共振场偏移量。由于相变应力传递响应非常快，且在相变附近非常小的温度波动就能获得巨大的共振场偏移，因此该研究在微热驱动的高频微波器件和自旋电子器件方向存在极大的应用价值。

该研究成果近日在材料科学领域著名期刊ACS Nano (IF=13.942)上在线发表，题为“Thermal Driven Giant Spin Dynamics at Three-Dimensional Heteroepitaxial Interface in Ni_0.5Zn_0.5Fe₂O₄/BaTiO₃‑Pillar Nanocomposites”。此工作是博士生董国华在导师刘明教授、周子尧教授的指导下完成的。西安交通大学电信学院电子陶瓷与器件教育部重点实验室为该论文的第一作者及唯一通讯作者单位。这也是刘明教授团队在电控磁研究领域2017年以来继Advanced Materials,Advanced Functional Materials,ACS Nano,Nature Communications之后的又一重大进展。

该研究得到国家自然科学基金面上及重点项目等支持。

刘明教授课题组主页：http://mliu.xjtu.edu.cn/

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.8b00962