近年來(lái),薄膜沉積技術(shù)（例如90°離軸濺射、脈沖激光沉積以及分子束外延等）以及原位監(jiān)測(cè)技術(shù)（例如反射高能電子衍射）已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步,這使我們現(xiàn)在不僅可以實(shí)現(xiàn)在原子尺度上精確生長(zhǎng)鈣鈦礦氧化物薄膜,而且還可以在薄膜生長(zhǎng)過(guò)程中調(diào)節(jié)和增強(qiáng)其物理性質(zhì)。鈣鈦礦氧化物的電學(xué)輸運(yùn)性質(zhì)豐富,涵蓋了絕緣性、半導(dǎo)體和金屬性。鈣鈦礦氧化物還具有廣闊的功能特性,譬如鐵磁性、多鐵性、高溫超導(dǎo)、壓電性、鐵電性和熱電性等,所有這些性質(zhì)都對(duì)化學(xué)計(jì)量比、結(jié)構(gòu)畸變和外部場(chǎng)等因素敏感。相比于傳統(tǒng)半導(dǎo)體材料,鈣鈦礦氧化物提供了更多結(jié)構(gòu)和功能的選擇。因此,將兩種不同的鈣鈦礦氧化物材料組裝成異質(zhì)結(jié)會(huì)催生出更新奇的物理現(xiàn)象,譬如二維電子氣、磁性、高溫超導(dǎo)、磁性與超導(dǎo)性共存、巨磁阻效應(yīng)、光電效應(yīng)等。鈣鈦礦氧化物異質(zhì)結(jié)不僅提供了制造新型多功能器件的可能性,而且還挑戰(zhàn)了我們目前對(duì)界面上強(qiáng)關(guān)聯(lián)效應(yīng)的理解。在傳統(tǒng)的半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)中,電子關(guān)聯(lián)效應(yīng)比較弱,界面處的平移對(duì)稱性破缺導(dǎo)致電荷穿過(guò)界面重新分布以及界面附近能帶的彎曲。在復(fù)雜的鈣鈦礦氧化物異質(zhì)結(jié)中,電子之間具有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)效應(yīng),能帶結(jié)構(gòu)通常不是剛性的,而是隨電荷密度的變化而發(fā)生顯著變化,因此不... 

【文章來(lái)源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：155 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１－１?ＡＢＯｊ鈣鈦礦氧化物的晶體結(jié)構(gòu)

意味著在正八面體中，過(guò)渡金屬離子的ｄ軌道能級(jí)分裂為兩組，它們分別為％??軌道和４軌道，其中ｋ軌道由三重簡(jiǎn)并的如Ａｚ軌道組成，而能量更高的??￣軌道由二重簡(jiǎn)并的ｄｚ２軌道和ｄｘ２＿ｙ２軌道組成，如圖１－２所示。軌道能量可以通??過(guò)各種近似來(lái)進(jìn)行定量估測(cè)。最簡(jiǎn)單的方法是將中心金屬離子和周?chē)湮惑w都作??為點(diǎn)電荷處理，并假設(shè)它們之間純粹是庫(kù)侖相互作用。ＨｕｔＣｈｉｎｇＳ［９】給出了詳細(xì)的??推導(dǎo)過(guò)程，簡(jiǎn)單說(shuō)明即為：可以構(gòu)造形式的矩陣元素，其中是??某個(gè)狀態(tài)下的晶場(chǎng)勢(shì)。如果沿著四重對(duì)稱軸量化這些狀態(tài)，那么正八面體場(chǎng)??矩陣由下式給出：??■?Ｄｑ?０?０?０?ＳＤｑ－??０?－４Ｄｑ?０?０?０??％ｏｃｔ?＝?〇?〇?６Ｄｑ?０?０?（１－２）??０?０?０?－４Ｄｑ?０??ＳＤｑ?０?０?０?Ｄｑ．??對(duì)該矩陣進(jìn)行對(duì)角化，可以找到兩組特征值和特征向量：具有－４Ｄ９能量的三重簡(jiǎn)??并態(tài)和具有６Ｄ９能量的二重簡(jiǎn)并態(tài)，它們分別對(duì)應(yīng)于％能級(jí)和￣能級(jí)的能量。??因此，正八面體場(chǎng)中兩個(gè)能級(jí)的能量差值（分裂能）為１０Ｄ９。??３??

?ｄｙＺ?ｄｘｚ??圖１－２正八面體場(chǎng)中過(guò)渡金屬Ｊ軌道的能級(jí)分裂??下面簡(jiǎn)單討論正八面體中過(guò)渡金屬離子的ｄ電子在能級(jí)上的排布情況。首??先，電子的排布需要滿足泡利原理、能量最低原理以及洪特規(guī)則。在此基礎(chǔ)上，??我們以＃組態(tài)的過(guò)渡金屬離子為例進(jìn)行分析。四個(gè)電子中有三個(gè)電子填入低能??級(jí)的三個(gè)軌道軌道）。對(duì)于第四個(gè)電子有兩種填充方式，一種是克服電子的??成對(duì)能尸填入低能級(jí)，另一種是填入較高能級(jí)％。最后一個(gè)電子宄竟以哪種方式??排列，需要對(duì)分裂能（１０Ａ？）和成對(duì)能Ｐ的大小進(jìn)行比較。如果分裂能較大（對(duì)??應(yīng)于強(qiáng)場(chǎng)的情況），那么電子會(huì)排布在低能級(jí)與另一個(gè)電子配對(duì)，二者自旋反平??行排列，此時(shí)化合物中因?yàn)樽孕叫须娮訑?shù)較少所以為低自旋態(tài)。如果情況相反，??電子的成對(duì)能較大（對(duì)應(yīng)于弱場(chǎng)的情況），那么電子會(huì)排列在％能級(jí)，此時(shí)化合??物中自旋平行電子數(shù)較多所以為高自旋態(tài)。八面體化合物中


本文編號(hào)：2920418