[发明专利]一种基于铜铁氧体的多铁异质结构及其制备方法

权利要求书

1.一种基于铜铁氧体的多铁异质结构，其特征在于，包含铁电单晶衬底和该衬底下的金属电极、衬底上外延生长的SrRuO₃电极，以及在SrRuO₃/铁电单晶外延生长的铜铁氧体薄膜。

2.根据权利要求1所述的一种基于铜铁氧体的多铁异质结构，其特征在于，所述铁电单晶衬底包含(1-x)PbMg_1/3Nb_2/3O₃-xPbTiO₃、(1-x)Pb(Zn_1/3Nb_2/3)O₃–xPbTiO₃中的任一种。

3.根据权利要求1所述的一种基于铜铁氧体的多铁异质结构，其特征在于，所述铁电单晶衬底取向包含(001)、(011)、(111)中的任一种。

4.根据权利要求1所述的一种基于铜铁氧体的多铁异质结构，其特征在于，所述铁电单晶衬底背面镀有金属电极，所述金属电极包含金、银和铂中的任一种。

5.根据权利要求1所述的一种基于铜铁氧体的多铁异质结构，其特征在于，所述沿衬底上外延生长的SrRuO₃电极厚度为5-50nm。

6.根据权利要求1所述的一种基于铜铁氧体的多铁异质结构，其特征在于，所述铜铁氧体薄膜为CuFe₂O₄。

7.根据权利要求1所述的一种基于铜铁氧体的多铁异质结构，其特征在于，所述铜铁氧体薄膜厚度为10-300nm。

8.根据权利要求1-7任一所述的一种基于铜铁氧体的多铁异质结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：选取钙钛矿型SrRuO₃陶瓷块体，采用脉冲激光沉积技术，在铁电单晶衬底上沉积一层外延的SrRuO₃电极；

步骤2：选取尖晶石型铜铁氧体陶瓷块体为靶材，采用脉冲激光沉积技术，在SrRuO₃/铁电单晶衬底上沉积一层外延铜铁氧体薄膜；

步骤3：采用磁控溅射法将金属电极溅射在铁电单晶底部。

9.根据权利要求8所述的一种基于铜铁氧体的多铁异质结构的制备方法，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，将SrRuO₃薄膜沉积在铁电单晶衬底上，激光能量密度2-4J/cm²，激光脉冲重复频率为1-5Hz，衬底与靶材之间的距离为4-8cm，沉积温度650-800℃，背底真空度小于10^-4Pa，氧分压1-20Pa，沉积时间5-20min；之后，在SrRuO₃/铁电单晶上生长CuFe₂O₄薄膜，激光能量密度1-10J/cm²，激光脉冲重复频率为1-10Hz，衬底与靶材之间的距离为3-6cm，沉积温度500-750℃，背底真空度小于10^-4Pa，氧分压0.01-60Pa，沉积时间20-90min。

10.根据权利要求1-7任一所述的一种基于铜铁氧体的多铁异质结构的应用方法，其特征在于，在室温下，通过控制沿厚度方向施加的直流电场强度，诱导面内产生拉伸或压缩应变，该应变通过界面传递到铁磁薄膜中，引起薄膜中不同区域内的磁弹各向异性在空间呈现非均匀分布，导致不同区域的磁化方向重新取向以及磁化强度出现变化，从而使铜铁氧体薄膜的磁学性能得到有效的调控。