随着磁制冷技术的发展,磁热材料的研究逐渐扩展到微纳尺度,将现有的磁热材料薄膜化,不仅适应了器件微型化的发展趋势,还为解决宏观磁制冷材料应用中遇到的制冷温区窄、磁滞后损耗大、机械稳定性差等问题提供新思路。我们通过优化生长条件在不引入缓冲层的情况下成功地在(001)和(011)取向的PMN-PT衬底上生长出具有良好外延/取向的FeRh薄膜[1,2],利用电场引起的应力记忆效应实现了滞后损耗的非易失性下降[2]。进一步地,利用球差电镜技术(ac-STEM),电子能量损失谱(EELS)和能量色散X射线光谱(EDX)等手段揭示了FeRh/PMN-PT异质结的外延/取向生长机理[1]。HADDF图像分析表明在两种取向的PMN-PT衬底和FeRh薄膜界面处均自然生成了厚度约为4nm的尖晶石结构的缓冲层,从而使FeRh薄膜由于晶格失配产生的应变大幅降低,对于FeRh薄膜外延生长起着关键性作用。界面处EELS和EDX元素分析结果表明,缓冲层中含有衬底中除Pb元素以外的所有元素,还含有来自薄膜的Fe元素,由此推断尖晶石结构缓冲层的形成是由于薄膜生长过程中衬底中的Pb原子挥发,薄膜中的Fe原子渗入Pb空位形成的。揭示FeRh薄膜在大失配PMN-PT基片上的外延生长机理为获得调控的一级相变特性和磁热性能提供了重要基础保障[1]。利用处于菱方R相的PMN-PT衬底多畴结构特点在FeRh薄膜中诱导产生具有不同应变的双畴结构,由此使(001)和(011)取向的PMN-PT衬底上生长的FeRh薄膜均出现连续的两步相变,从而大幅拓宽制冷温区。同时,通过电场调控可以使FeRh薄膜的制冷能力和磁熵变峰分布或集中在不同的温度区间以满足不同的制冷需求。在此基础上设计了电场磁场双场激励的AMR循环[1]。该工作为利用铁电畴拓宽一级相变材料可用制冷温区,调控磁熵变峰值和制冷能力提供了实验基础,为解决一级相变材料制冷温区窄这一关键性难题提供了新思路。