作為典型的強關(guān)聯(lián)電子體系,復(fù)雜過渡金屬氧化物異質(zhì)結(jié)構(gòu)因其界面豐富的演生現(xiàn)象得到了極大關(guān)注。一個典型的例子就是在兩個帶隙絕緣體LaAlO₃（LAO）和SrTiO₃（STO）的界面發(fā)現(xiàn)了二維電子氣（2DEG）。這一體系具有許多奇異的物理性質(zhì),為基礎(chǔ)研究和應(yīng)用領(lǐng)域的探索提供了一個難得的平臺。以往的工作多集中在基于SrTiO₃的2DEG上,本論文以非晶LaAlO₃/KTaO₃（a-LAO/KTO）氧化物異質(zhì)界面為研究對象,希望通過對該體系場效應(yīng)和光激發(fā)效應(yīng)系統(tǒng)的研究,揭示具有5d軌道特征2DEG的輸運性質(zhì)。論文的主要研究成果如下:1.通過在（001）取向的KTO襯底上高溫制備非晶態(tài)的LAO薄膜,獲得了高質(zhì)量的2DEG。成功制備了載流子濃度低至²?10¹² cm^-2并且遷移率高達(dá)²150cm²/Vs具有金屬性的2DEG,發(fā)現(xiàn)了場效應(yīng)對輸運性質(zhì)明顯的調(diào)控效應(yīng):在電場驅(qū)動下2DEG從... 

【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院物理研究所)北京市

【文章頁數(shù)】：108 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

LAO/STO界面的金屬-絕緣體轉(zhuǎn)變[32]

1.1.4 其他基于 SrTiO3異質(zhì)界面二維電子氣的發(fā)現(xiàn)以上所有的 LAO/STO 界面均是沿(001)取向生長的，最近研究表明沿(110)和(111)取向生長的 LAO/STO 界面同樣都能實現(xiàn)金屬導(dǎo)電性[40-43]，并且與(001)取向生長的樣品類似，LAO 薄膜的厚度必須達(dá)到臨界厚度以上界面才會出現(xiàn)導(dǎo)電的 2DEG。然而，不同于(001)取向，(110)取向 LAO/STO 界面的導(dǎo)電性沿不同晶向表現(xiàn)出很強的各向異性，并且該各向異性強烈依賴于樣品生長過程中的氧氣壓[41]，這為研究各向異性超導(dǎo)電性和磁性提供了新的思路。此外，由于(111)取向具有二維六重對稱的晶體結(jié)構(gòu)，該二維的晶體對稱性同樣也在各向異性的磁輸運行為上有所反映[43]。而且，(111)取向的 LAO/STO 界面也具有超導(dǎo)電性，圖 1.13 LAO/STO 界面高效的自旋-電荷轉(zhuǎn)換[17]Figure 1.13 Highly efficient spin-to-charge conversion of the LAO/STO interface[17]

非晶 LaAlO3/KTaO3導(dǎo)電界面場效應(yīng)和光激發(fā)效應(yīng)研究的生長，不斷增加的電勢會使LAO層間以及 LAO與STO界面處發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移，即電子會從 LAO 表面轉(zhuǎn)移到 LAO/STO 界面，并且隨著電子的積累在界面處就會形成導(dǎo)電的 2DEG。與此同時，這種電子重構(gòu)改變了 LAO 中電場的分布，從而使得電勢不再發(fā)散變得收斂，如圖 1.16 所示。


本文編號：2991036