近年來,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)測技術(shù)（例如反射高能電子衍射）已經(jīng)取得了長足的進(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鈣鈦礦氧化物薄膜,而且還可以在薄膜生長過程中調(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)都對化學(xué)計(jì)量比、結(jié)構(gòu)畸變和外部場等因素敏感。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,界面處的平移對稱性破缺導(dǎo)致電荷穿過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

【文章頁數(shù)】：155 頁

【學(xué)位級別】：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，過渡金屬離子的ｄ軌道能級分裂為兩組，它們分別為％??軌道和４軌道，其中ｋ軌道由三重簡并的如Ａｚ軌道組成，而能量更高的??￣軌道由二重簡并的ｄｚ２軌道和ｄｘ２＿ｙ２軌道組成，如圖１－２所示。軌道能量可以通??過各種近似來進(jìn)行定量估測。最簡單的方法是將中心金屬離子和周圍配位體都作??為點(diǎn)電荷處理，并假設(shè)它們之間純粹是庫侖相互作用。ＨｕｔＣｈｉｎｇＳ［９】給出了詳細(xì)的??推導(dǎo)過程，簡單說明即為：可以構(gòu)造形式的矩陣元素，其中是??某個狀態(tài)下的晶場勢。如果沿著四重對稱軸量化這些狀態(tài)，那么正八面體場??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．??對該矩陣進(jìn)行對角化，可以找到兩組特征值和特征向量：具有－４Ｄ９能量的三重簡??并態(tài)和具有６Ｄ９能量的二重簡并態(tài)，它們分別對應(yīng)于％能級和￣能級的能量。??因此，正八面體場中兩個能級的能量差值（分裂能）為１０Ｄ９。??３??

?ｄｙＺ?ｄｘｚ??圖１－２正八面體場中過渡金屬Ｊ軌道的能級分裂??下面簡單討論正八面體中過渡金屬離子的ｄ電子在能級上的排布情況。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)的過渡金屬離子為例進(jìn)行分析。四個電子中有三個電子填入低能??級的三個軌道軌道）。對于第四個電子有兩種填充方式，一種是克服電子的??成對能尸填入低能級，另一種是填入較高能級％。最后一個電子宄竟以哪種方式??排列，需要對分裂能（１０Ａ？）和成對能Ｐ的大小進(jìn)行比較。如果分裂能較大（對??應(yīng)于強(qiáng)場的情況），那么電子會排布在低能級與另一個電子配對，二者自旋反平??行排列，此時化合物中因?yàn)樽孕叫须娮訑?shù)較少所以為低自旋態(tài)。如果情況相反，??電子的成對能較大（對應(yīng)于弱場的情況），那么電子會排列在％能級，此時化合??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：2920418