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博士研究生学术报告——高压条件下 BiFeO3 的新结构及其铁电机理研究


作者:    点击量:   更新日期:2023-05-15 

报告人:张润青 广东工业大学材料物理与化学专业博士

报告时间:2023年5月15日14:30

报告地点:实验室4号楼202

报告人简介:张润青 广东工业大学材料物理与化学专业博士。2020年6月本科毕业于广东工业大学光电信息科学与工程专业,2020.09-至今在广东工业大学物理与光电工程学院材料物理与化学专业硕博连读。科研主要方向主要从事晶体结构预测及多铁性质和电学性质的第一原理研究,目前在Physical Chemistry Chemical Physics, Solid State Communications, Nanotechnology, Journal of Applied Physics等期刊发表论文共5篇(以第一作者发表3篇),并授权一项发明专利。曾获第十一届全国电子信息博士研究生学术论坛报告三等奖并参与多项广东省基金项目的申报。

报告摘要:近十几年来,由于对新一代高性能(低能耗、高存储密度、高读写速度)电子功能器件的需要,多铁性材料吸引人们的广泛关注。多铁材料是一类独特的功能材料,具有两个或多个铁磁性性质,如铁电性、铁磁性、铁弹性和铁电性。由于至少两种可切换状态(例如,极化、磁化和应变)的共存,这有望在多功能设备中得到广泛的应用。其中,BiFeO3(BFO)是研究最广泛的多铁材料之一,因为其在室温下具有大的自发极化以及同时具有铁弹性和反铁磁性(且是唯一一种铁电居里温度和Néel温度高于室温的材料)。在本工作中,基于第一性原理计算,我们成功绘制出BiFeO3体系在0-50 GPa下的第一幅完整的压力组成相图,并且发现了其电子结构随着压力的增加发生了绝缘体-金属的转变。其次,我们在常压下找到了两个动力学稳定的BiFeO3新结构(P63P6322),具有大的自发极化值,分别为 71.82 μC/cm286.06 μC/cm2。极化主要来源于Bi3+6s电子,Bi3+沿[001]方向移动引起了自发极化,有趣的是,这里没有出现Bi3+的孤对电子,这与基相BiFeO3-R3c不一样。最后,我们在常压下预测了一种新的立方C型反铁磁结构(Fdm-BiFeO3)。研究发现,Fdm-BiFeO3是最硬的BiFeO3(维氏硬度Hv~9.12GPa),比基相BiFeO3-R3c更硬约78%其应用有助于延长BiFeO3器件的寿命。

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