1、我們實(shí)驗(yàn)的目的是利用BiFeO3的 反鐵磁性，與上面的鐵磁層的界 面交換耦合作用，同時(shí)利用 BiFeO3的磁電耦合效應(yīng)，這樣我 們就可以通過(guò)加在BiFeO3層上的 電壓，改變其鐵電極化方向，通 過(guò)磁電耦合效應(yīng)從而帶動(dòng)其反鐵 磁疇的轉(zhuǎn)動(dòng)，再通過(guò)交換偏置效 應(yīng)，帶動(dòng)被釘扎的鐵磁層的磁矩 轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)外加電場(chǎng)對(duì)磁性的調(diào) 控。這是一種間接的調(diào)控效應(yīng)， 電場(chǎng)（或者電壓）是加在BiFeO3層上的，而能夠被測(cè)量到的被調(diào)控的磁性是鐵磁層的磁矩。如果再把這種電場(chǎng)調(diào)控的交換偏 置效應(yīng)應(yīng)用于自旋電子學(xué)器件，就可以實(shí)現(xiàn)外加電場(chǎng)對(duì)器件磁電阻等自旋相關(guān)的效應(yīng)的調(diào) 控，而不需要通過(guò)外加磁場(chǎng)，從而極大的減小能耗，簡(jiǎn)化器件結(jié)構(gòu)，

2、減小器件尺寸。BiFeO3是室溫反鐵磁鐵電材料，它的鐵電極化 方向沿著111方向，同時(shí)其反鐵磁磁矩沿著與 111垂直的1-10方向螺旋，共有三個(gè)等效方 向。每個(gè)螺旋方向會(huì)在界面處與鐵磁層磁矩耦 合，產(chǎn)生交換偏置場(chǎng)和矯頑力的增強(qiáng)。但是由 于存在這三個(gè)等價(jià)的方向，因而在空間如果完 全無(wú)序的情況下，就不會(huì)存在凈的交換偏置場(chǎng)， 而只有矯頑力的增強(qiáng)，這也是很多文獻(xiàn)報(bào)道的 結(jié)果。目前，外加電場(chǎng)調(diào)控BiFeO3的反鐵磁疇， 從而帶動(dòng)鐵磁層的磁矩轉(zhuǎn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)，大部分都 表明這種調(diào)控是不可逆的，也就是外加電場(chǎng)導(dǎo)致交換偏置場(chǎng)的減小，但是不論怎么加電場(chǎng)都 無(wú)法恢復(fù)交換偏置場(chǎng)的大小。我們初步認(rèn)為這有可能是在電極化的翻轉(zhuǎn)

3、過(guò)程中，鐵磁層對(duì)反 鐵磁層的反作用太微弱，導(dǎo)致三個(gè)等效方向沒(méi)有差異，從而最終導(dǎo)致反鐵磁疇的完全無(wú)序， 因?yàn)榻粨Q偏置場(chǎng)逐漸減小。由于無(wú)法實(shí)現(xiàn)某個(gè)方向的特殊性，從而無(wú)法使交換偏置場(chǎng)恢復(fù)。而B(niǎo)iFeO3與La07Sr03MnO3雙層膜的電場(chǎng)控制交換偏置效應(yīng)則是可逆的，在相關(guān)的文獻(xiàn)中， 他們特別研究了剩磁的取向?qū)﹄娍亟粨Q偏置效應(yīng)的影響，從這里也許我們可以推斷，鐵磁層 的磁取向通過(guò)交換耦合效應(yīng)對(duì)BiFeO3的反鐵磁疇取向施加了影響。但是La07Sr03MnO3的居 里點(diǎn)雖然高于室溫，但是交換偏置效應(yīng)的凍結(jié)溫度則只有150K，遠(yuǎn)低于室溫。如果要實(shí)際 應(yīng)用，我們還是要實(shí)現(xiàn)電場(chǎng)對(duì)BiFeO3與NiFe等鐵磁金

4、屬交換偏置效應(yīng)的可逆調(diào)控。從上面的結(jié)果我們可以初步設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，就是我們?cè)谕饧哟艌?chǎng)（盡可能大的磁場(chǎng)）的情況 下，外加電場(chǎng)改變BiFeO3的電極化取向。我們前期的工作外加電場(chǎng)是在零磁場(chǎng)下進(jìn)行的， 這時(shí)的NiFe等可能由于其多晶以及軟磁特性，各向異性小，因此對(duì)BiFeO3的影響就很小。 而我們施加一個(gè)大的磁場(chǎng)，就給了 NiFe很大的賽曼能，這樣通過(guò)界面交換耦合效應(yīng)，就可 以對(duì)BiFeO3施加一個(gè)更大的作用，強(qiáng)迫在BiFeO3的鐵電極化翻轉(zhuǎn)時(shí)，反鐵磁疇的磁矩方向 盡可能沿著鐵磁層磁矩的方向。在外加電場(chǎng)撤去后，由于BiFeO3的磁晶各向異性，反鐵磁 疇的取向就不會(huì)再翻轉(zhuǎn)到其他取向，從而在BiFeO3層

5、中產(chǎn)生了一個(gè)擇優(yōu)的取向，這一取向沿著外加磁場(chǎng)的方向（也就是NiFe交換偏置場(chǎng)的取向），這樣我們就有可能觀測(cè)到交換偏置 場(chǎng)在電場(chǎng)翻轉(zhuǎn)BiFeO3的鐵電極化后增強(qiáng)的效應(yīng)。另外，我們是否也可以嘗試外加磁場(chǎng)垂直于NiFe生長(zhǎng)時(shí)磁場(chǎng)的方向，這時(shí)再外加電場(chǎng)改變 鐵電極化的方向，也許可以改變易軸的方向，本來(lái)垂直方向是難軸，現(xiàn)在成了易軸，本來(lái)是 易軸的，現(xiàn)在成了難軸，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各向異性的調(diào)控。實(shí)驗(yàn)的具體過(guò)程，我們這邊先制備了了以LaNiO3作為緩沖層以及底電極，在其上生長(zhǎng)了大 約400 nm的Bi09La0iFeO3薄膜（摻10%La的目的是為了改善其鐵電性質(zhì)，同時(shí)保持其交換 偏置場(chǎng)的大小），然后何茂誠(chéng)生長(zhǎng)NiFe層和保護(hù)層，這一層既作為被釘扎的鐵磁層，同時(shí)又 作為頂電極，所以其尺寸要小于底下薄膜的尺寸，防止上下電極之間的短路。下面是側(cè)視 圖和俯視圖。在VSM上測(cè)量磁滯回線，先多次測(cè)量，數(shù)據(jù)要保存，一直到training效應(yīng)非常小，或者幾乎 沒(méi)有，然后在外加磁場(chǎng)1T的條件下，加電壓（因?yàn)槲覀儧](méi)有脈沖電源，所以采用直流電源， 加上電壓，然后撤去電