郑仁奎----高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室

　　郑仁奎，研究员

　　功能薄膜材料物理性能及应用研究课题组

　　021-52411205

　　zrk@mail.sic.ac.cn

　　教育经历：
　　1993——1997，浙江师范大学，化学教育，学士。
　　1997——2000，中国科学技术大学，材料学，硕士。
　　2000——2003，中国科学技术大学，凝聚态物理，博士。

　　工作经历：
　　2003——2008，香港理工大学，应用物理系，研究助理/博士后。
　　2008——2009，德国马普固体研究所，洪堡学者。
　　2009——2010，香港理工大学，应用物理系，研究员。
　　2011——至今，中国科学院上海硅酸盐研究所，高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室，副研究员/研究员。

　　曾获得奖励、荣誉称号：
　　德国洪堡学者

　　科研工作简介：

　　研究工作立足于凝聚态物理和材料科学的交差领域，主要研究过渡金属氧化物和非氧化物薄膜材料的制备和物理性能。采用脉冲激光沉积和磁控溅射方法，在原子尺度上实现各种功能氧化物和非氧化物薄膜材料的异质外延生长，并对其物理性能进行研究，着重研究薄膜的界面结构、晶格应变效应、铁电场效应、磁电耦合效应等各种新奇物理现象。同时也采用一些极端方法探索合成新材料，包括无铅压电和具有新颖电磁特性的新材料体系。研究工作简介如下：

　　一、 各种氧化物和非氧化物薄膜材料的异质外延生长。

　　采用脉冲激光沉积法和磁控溅射法在各种氧化物单晶衬底上（如LaAlO₃, SrTiO₃, PMN-PT）异质外延生长各种氧化物和非氧化物薄膜，涉及的材料体系包括：铜基和铁基高温超导（YBa₂Cu₃O₇, La_1.85Sr_0.15CuO₄, FeSe）、巨磁电阻锰氧化物(La_1-xA_xMnO₃)、多铁性材料（BiFeO₃）、具有金属-绝缘体转变的镍氧化物(RNiO₃, R=La,Nd,Sm等)、铁磁金属（SrRuO₃）、氧化物半导体（ZnO, In₂O₃, SnO₂）、热电材料（Cu₂Se）、磁性材料(FeCoSiB)、压电材料(Ba,Ca)_1-x(Zr,Ti)_xO₃等。

　　二、基于高性能压电单晶的氧化物异质结中的铁电场效应与晶格应变效应。　　

　　将各种功能薄膜材料生长在Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-PbTiO₃ (PMN-PT)铁电单晶衬底上，对单晶施加沿厚度方向的电场，利用铁电畴的转动原位诱导晶格应变和界面电荷，从而调控其上生长的薄膜的晶格应变和（或）载流子浓度，结合x射线衍射、压电力显微镜、电输运、磁性、Hall效应等物性的测量，研究晶格应变和载流子浓度对薄膜的电学、磁学以及微结构性能的影响，理解自旋－电荷－晶格自由度之间的相互耦合。

　　三、压电薄膜/铁磁单晶磁电复合薄膜的磁电耦合效应。

　　在铁氧体等氧化物铁磁性单晶衬底上生长具有压电效应的薄膜材料（如PZT, BiFeO₃, AlN等），研究外加直流和交流磁场作用下的正磁电耦合效应以及薄膜的厚度、取向、晶格适配、界面缺陷等因素对磁电耦合系数和频率响应等性能的影响，以期获得具有优异磁电耦合特性的磁电复合薄膜材料。

　　四、高温超导材料和无铅压电材料的探索合成与性能。

　　采用高真空和高压手段对具有层状结构的铜基、银基和铁基新型化合物进行探索合成，以期发现具有新奇电磁特性（特别是超导电性）的新材料。此外，通过高温和高压手段探索合成具有高居里温度和高压电系数的无铅压电材料，研究其结构和性能关系。

　　受本人指导的研究生

　　博士生：郑明、朱秋香

　　硕士生：李浩然、陈蕾、张伟、赵续文

　　曾受过本人指导的研究生：杨明敏、赵小群、李雪艳。

　　科研成果：

M. M. Yang, X. Q. Zhao, J. Wang, Q. X. Zhu, J. X. Zhang, X. M. Li, H. S. Luo, X. G. Li, and R. K. Zheng, Intrinsic and quantitative effects of in-plane strain on ferroelectric properties of Mn-doped BiFeO₃ epitaxial films by in situ inducing strain in substrates, Appl. Phys. Lett. 104, 052902 (2014).
M. Zheng, X. Y. Li, M. M. Yang, Q. X. Zhu, Y. Wang, X. M. Li, X. Shi, H. L. W. Chan, X. G. Li, H. S. Luo, and R. K. Zheng, Coupling of magnetic field and lattice strain and its impact on electronic phase separation in La_0.335Pr_0.335Ca_0.33MnO₃/ferroelectric crystal heterostructures, Appl. Phys. Lett. 103, 263507 (2013).
Q. X. Zhu, M. Zheng, M. M. Yang, X. M. Li, Y. Wang, X. Shi, H. L. W. Chan, H. S. Luo,1 X. G. Li, and R. K. Zheng, Effects of ferroelectric-poling-induced strain on magnetic and transport properties of La_0.67Ba_0.33MnO₃ thin films grown on (111)-oriented ferroelectric substrates, Appl. Phys. Lett. 103, 132910 (2013).
Q. X. Zhu, W. Wang, S. W. Yang, X. M. Li, Y. Wang, H.-U. Habermeier, H. S. Luo,H. L. W. Chan, X. G. Li, and R. K. Zheng, Coaction and competition between the ferroelectric field effect and the strain effect in Pr_0.5Ca_0.5MnO₃ film /0.67Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-0.33PbTiO₃ crystal heterostructures, Appl. Phys. Lett. 101, 172906 (2012).
R. K. Zheng,H.-U. Habermeier, H. L. W. Chan,C. L. Choy, and H. S. Luo, Effects of substrate-induced strain on transport properties of LaMnO₃₊_d and CaMnO₃ thin films using ferroelectric poling and converse piezoelectric effect Phys. Rev. B 81, 104427 (2010).
R. K. Zheng,H.-U. Habermeier, H. L. W. Chan,C. L. Choy, and H. S. Luo, Effect of ferroelectric-poling-induced strain on the phase separation and magnetotransport properties of La_0.7Ca_0.15Sr_0.15MnO₃ thin films grown on ferroelectric single-crystal substrates, Phys. Rev. B 80, 104433 (2009).
R. K. Zheng,Y. Jiang, Y. Wang,H. L. W. Chan, C. L. Choy, and H. S. Luo, Ferroelectric poling and converse-piezoelectric-effect-induced strain effects in La_0.7Ba_0.3MnO₃ thin films grown on ferroelectric single-crystal substrates, Phys. Rev. B 79, 174420 (2009).