原子級(jí)別精確控制氧化物薄膜的層狀生長(zhǎng)為設(shè)計(jì)具有新奇物理現(xiàn)象的人工微結(jié)構(gòu)創(chuàng)造了機(jī)遇。兩種絕緣體氧化物異質(zhì)結(jié)界面存在具有高遷移率的二維電子氣（Two-dimensional electron gas,2DEG）,例如LaAlO₃/SrTiO₃（LAO/STO）。利用尖晶石γ-Al₂O₃或者非晶氧化物等替換鈣鈦礦LAO時(shí),仍然能夠獲得2DEG。此外,研究發(fā)現(xiàn)這類氧化物2DEG表現(xiàn)出有別于塊材的諸多性質(zhì),例如超導(dǎo)性、鐵磁性、自旋軌道相互作用、量子霍爾效應(yīng)等,得到了科研工作者的廣泛關(guān)注,為實(shí)現(xiàn)新一代全氧化物電子器件提供了可能。在本博士論文中,通過(guò)利用脈沖激光沉積技術(shù)成功地制備了高質(zhì)量的氧化物薄膜和具有高遷移率的氧化物異質(zhì)結(jié)界面2DEG。通過(guò)變化襯底表面的Ti-O結(jié)構(gòu)、引入磁性摻雜技術(shù)、以及施加外電場(chǎng)等方式對(duì)界面2DEG的輸運(yùn)性質(zhì)和磁學(xué)性質(zhì)等進(jìn)行了有效地調(diào)控。獲得的主要成果如下:1.經(jīng)典體系LAO/STO異質(zhì)結(jié)界面的2DEG不具有自旋極化的特性,限制了氧化物2DEG在自旋電子器件中的應(yīng)用。在本論文中,通過(guò)向LA... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院物理研究所)北京市

【文章頁(yè)數(shù)】：122 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

芯片中晶體管數(shù)量和時(shí)鐘速度隨時(shí)間變化關(guān)系

圖 1. 2 LaAlO3/SrTiO3(LAO/STO)異質(zhì)結(jié)示意圖及截面的透射電子顯微鏡圖[2]。Figure 1.2 Schematic of LAO/STO and the transmission electron microscopy image.[2]1.1 氧化物二維電子氣(2DEG)的形成LAO/STO 異質(zhì)結(jié)界面的能帶結(jié)構(gòu)在復(fù)雜氧化物中，許多新奇的物理性質(zhì)都源于價(jià)殼層軌道的占據(jù)[3]。對(duì)于包含 Ti 元素的氧化物來(lái)說(shuō)，空著的 3d 軌道是關(guān)鍵。在 STO 的氧八面體中，由于晶體場(chǎng)分裂，使得五重簡(jiǎn)并的 3d 軌道退化成雙重簡(jiǎn)并的 eg和三重簡(jiǎn)并的 t2g軌道。當(dāng) STO 表面上被鍍一層薄膜時(shí)，破壞了其平移對(duì)稱性，t2g軌道根據(jù)其內(nèi)部軌道的特定方向進(jìn)一步退化成 3dxy、3dxz和 3dyz軌道，如圖 1.3 所示。

圖 1. 2 LaAlO3/SrTiO3(LAO/STO)異質(zhì)結(jié)示意圖及截面的透射電子顯微鏡圖[2]。Figure 1.2 Schematic of LAO/STO and the transmission electron microscopy image.[2]1.1 氧化物二維電子氣(2DEG)的形成LAO/STO 異質(zhì)結(jié)界面的能帶結(jié)構(gòu)在復(fù)雜氧化物中，許多新奇的物理性質(zhì)都源于價(jià)殼層軌道的占據(jù)[3]。對(duì)于包含 Ti 元素的氧化物來(lái)說(shuō)，空著的 3d 軌道是關(guān)鍵。在 STO 的氧八面體中，由于晶體場(chǎng)分裂，使得五重簡(jiǎn)并的 3d 軌道退化成雙重簡(jiǎn)并的 eg和三重簡(jiǎn)并的 t2g軌道。當(dāng) STO 表面上被鍍一層薄膜時(shí)，破壞了其平移對(duì)稱性，t2g軌道根據(jù)其內(nèi)部軌道的特定方向進(jìn)一步退化成 3dxy、3dxz和 3dyz軌道，如圖 1.3 所示。


本文編號(hào)：2947600