溶液法高质量外延薄膜助力新型复杂氧化物研究

目前普遍用于外延薄膜生长的物理气相沉积技术在复杂氧化物外延薄膜制备工艺，存在工艺探索周期长、生长窗口窄、参数稳定性低等困难。为此，中国科学院深圳先进技术研究院李江宇教授课题组，发展了适用于(1-x)BiTi(1-y)/2FeyMg(1-y)/2O3-(x)CaTiO3(BTFM-CTO)体系室温多铁固溶体的溶液法大面积外延薄膜制备工艺。该工作充分体现了溶胶凝胶法简单快速、成本低廉、成分调控均匀灵活等特点，在复杂氧化物外延薄膜研究及应用方面展现出巨大的潜力和优势，并易于与工业生产相结合，助力提升新型复杂氧化物材料器件化的发展速度。

研究者通过扫描透射电镜(STEM)、压电力显微镜(PFM)、二次谐波发射(SHG)等测试手段，从不同的空间尺度表征了BTFM-CTO室温下的强自发铁电极化；结合X射线磁圆二色谱(XMCD)、极化中子反射(PNR)、超导量子干涉仪(SQUID)多种磁性测试方法，充分证明了其室温弱铁磁性质；并通过VFM-PFM观察到BTFM-CTO外延薄膜在外加磁场变化下的面内极化翻转。BTFM-CTO固溶体在准同型相界附近的强铁电极化和室温弱铁磁性以及新颖的磁电耦合现象，为室温多铁材料的研究引入了新的方向和目标。