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    “钙钛矿材料多功能原理及其耦合新效应”重大项目指南

    日期 2017-07-12   来源:   作者:  【 】   【打印】   【关闭

      钙钛矿材料具有多维度可调控的电子结构、晶体结构、畴结构和界面结构,并由此获得从局域电子或局域缺陷态到时空对称性破缺所引发的各种层展行为,表现出诸如铁电、介电、压电、光电、磁性以及超导等丰富的物理性质,应用领域广阔。近年来,钙钛矿材料研究异常活跃,尤其是具有电、磁、光等多功能耦合的钙钛矿新体系,在信息存储与信息安全以及光能源转换等方面有其独特的优势,可望为信息、能源、催化等领域的发展带来重大突破,显示出诱人的应用前景。

      本重大项目将深入研究钙钛矿基材料多功能耦合理论,探索室温磁电耦合和铁电-光电耦合新材料体系,构建磁电耦合信息存储与光能源原型器件。通过凝聚材料、物理、信息等多学科优势力量,开展多功能耦合机理、材料制备以及原型器件构筑的全过程关联研究,为信息存储与信息安全以及光能源转化等领域国家重大需求提供理论和技术支撑。

      一、科学目标

      致力于揭示钙钛矿多功能耦合材料的设计原理,发展出几种具有磁电、铁电-光电等多功能耦合的新材料;在多功能耦合材料的可控制备、结构调控、多功能耦合新效应等方面取得突破;设计并开发出诸如多态、非易失、超快、低功耗信息安全存储以及高效光功能耦合原型器件。形成具有我国独立知识产权的钙钛矿多功能耦合材料设计理论、制备技术和原型器件构筑的支撑体系,提升我国在相关领域的自主研发能力和学术影响力,并建设一支创新能力强、多学科交叉且具有充分国际竞争力的研究队伍。

      二、研究内容

      (一)多功能耦合原理与新效应探索。

      利用多尺度计算模拟,从原子尺度、介观尺度研究钙钛矿基体系中多自由度(包括自旋-轨道-电荷-晶格)关联作用原理,探索钙钛矿多功能耦合材料设计与多场调控新方法、新效应,揭示调控机制和动力学过程,探索新型拓扑畴结构的磁电调控等。

      (二)单相室温磁电耦合新材料设计、制备及性能调控。

      从对称性演化、氧八面体倾转与畴结构调控出发,研究单相室温磁电耦合新材料设计原理、制备与结构性能调控;通过对材料的固溶体设计与对称性调控、以及基于新原理/新机制的新材料体系探索,研制出具有大极化强度、强磁电耦合效应的单相室温磁电耦合材料。

      (三)磁电耦合异质结与信息存储原型器件。

      探索磁电耦合薄膜和异质结构可控生长工艺;研究界面电荷-自旋-轨道再分布以及局域结构-成分变化对磁电耦合性能的影响并揭示其调控机理;发展具有电控磁、忆阻等先进功能的信息存储原理,构建超快、低功耗、非易失、多态信息安全存储原型器件。

      (四)铁电半导体新材料与光能源原型器件。

      立足于多尺度计算与实验相结合的方法,发展铁电半导体中铁电极化与载流子传导之间共存、竞争与耦合的微观理论;开发铁电光电化学过程的微区表征技术,阐明其微观过程调控新方法;设计并制备新型铁电半导体材料(含铁电/半导体异质结构),构建高效光电能源转换原型器件。

      三、申请注意事项

      (一)申请书的附注说明选择“钙钛矿材料多功能原理及其耦合新效应”,申请代码1选择E02(以上选择不准确或未选择的项目申请不予受理)

      (二)申请人申请的直接费用预算不得超过1600万元/项(含1600万元/项)。

      (三)本项目由工程与材料科学部负责受理。




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