本論文旨在詳細(xì)探索氧缺陷和陽(yáng)離子缺陷對(duì)鈣鈦礦氧化物薄膜的物性影響和調(diào)控機(jī)制。按照研究的缺陷類型,本文的工作內(nèi)容主要可以分為兩部分:氧缺陷和鍶缺陷。我們選取了 LaAlO3/SrTiO3二維電子液體系和SrRuO3/Nb:SrTiO3肖特基結(jié)型憶阻器來(lái)研究氧缺陷濃度變化對(duì)于晶格結(jié)構(gòu)和電輸運(yùn)性質(zhì)的影響,選取SrTiO3/BaTiO3超晶格來(lái)研究含Sr缺陷的室溫鐵電SrTiO3對(duì)超晶格鐵電性的調(diào)控作用。論文的具體內(nèi)容如下:第一章是論文的緒論部分,首先介紹了鈣鈦礦氧化物中缺陷研究的重要性,然后分別介紹了 LaAlO3/SrTiO3二維電子液體系的研究背景和產(chǎn)生機(jī)制、憶阻器的發(fā)現(xiàn)和機(jī)制總結(jié)以及鐵電SrTiO3的研究現(xiàn)狀和鐵電性的調(diào)控方法。第二章介紹了論文工作所使用的所有實(shí)驗(yàn)技術(shù),包括薄膜制備,表面形貌、晶格結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)的表征以及電輸運(yùn)、鐵電、介電性能的測(cè)試方法。在第三章中,我們研究了 LaAlO3/SrTiO3二維電子液體系里L(fēng)aAlO3晶格中氧缺陷濃度與晶格結(jié)構(gòu)、界面導(dǎo)電性的關(guān)系。通過(guò)配備了反射式高能電子衍射儀的脈沖激光沉積設(shè)備,我們?cè)诰哂袉我?TiO2截止層的SrTiO3襯底上改變生長(zhǎng)氧壓... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：135 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１?（ａ）理想鈦礦結(jié)構(gòu)，（ｂ）鈦（ｃ正

?第１章緒論???〇〇〇〇〇〇??＠?〇？－〇－？?〇?？??０（３?〇?６?Ｏ?〇??Ｏ?０－０＾?〇?＠?〇??〇〇〇〇〇〇??？〇？〇？〇??？＊＊〇＝〇??（〇）??１?１１?Ｊ??＾＿＿Ｊ?ｉｊ?ｉ?１?１」??（ｂ）?ｔｏ?（ｄｌ?ｌｅｉ?Ｉｆ）??圖１．２?（ａ）鈣鐵礦結(jié)構(gòu)中緊密堆積的々０３層，（ｂ－ｆ）?８０６氧八面體各種堆疊方式［５］。??Ｂ位離子一般是過(guò)渡金屬離子，并被６個(gè)氧離子包圍，這６個(gè)氧離子產(chǎn)生了??一個(gè)晶體場(chǎng)作用于具有立方對(duì)稱性的Ｂ離子［６］。如圖１．３?（ａ）所示，晶體場(chǎng)作??用下初始的５重簡(jiǎn)并３ｄ軌道分裂成３重簡(jiǎn)并ｔ２ｇ軌道（Ｘｙ，ｙｚ，ＺＸ軌道）和２重簡(jiǎn)??并ｅｇ軌道（ｘｋｆ＾Ｐ－ｒ２軌道）。這些軌道波函數(shù)正負(fù)符號(hào)取決于徑向分布，有時(shí)??會(huì)導(dǎo)致相鄰Ｂ離子之間的氧離子的ｐ軌道重疊的抵消。圖１．３?（ｂ）給出了?３種??軌道重疊不抵消的情況，兩個(gè)軌道之間穿過(guò)ｘｙ平面的躍遷振幅是非零的�？紤]??離子之間庫(kù)倫作用時(shí)，需要引入虛擬躍遷概念，即電子從占據(jù)軌道到更高能量的??未占據(jù)軌道的虛擬躍遷，圖１．３?（ｃ）是兩種可能的虛擬電子躍遷過(guò)程（左側(cè)和中??間模型）和一種禁止的躍遷過(guò)程（右側(cè)模型）。圖１．３?（ｄ）是超交換作用模型，??兩個(gè)電子占據(jù)了同一個(gè)Ｂ離子，因此系統(tǒng)能量由于庫(kù)倫斥力增加。當(dāng)兩個(gè)電子軌??道相同時(shí)（左側(cè)模型）為反鐵磁超交換作用，軌道不同時(shí)（中間模型）為鐵磁超??交換作用，右側(cè)模型為由兩個(gè)Ｂ離子之間導(dǎo)電電子躍遷調(diào)制的鐵磁雙交換作用。??最后考慮自旋軌道耦合作用，如圖１．３（ｅ）所示，內(nèi)部或外電場(chǎng)可以產(chǎn)生一個(gè)有??效磁場(chǎng)引起移動(dòng)電子自旋旋進(jìn)或者局域自旋調(diào)制

?第１章緒論???ａ?Ａ?Ｂ?０３?（Ｐｃｒｏｖｓｋｉｔｅ）?ｂ?「??ｐ?ｗ?§??Ａ?＝?（ＲＥ３＇ＡＥ２＊）?Ｗ?▼ｖ?＇驗(yàn)＇??爾、豢?＾?＾ｒ??＃?＾?－?…氣教私．??寫、一，釋?％?ｒ?＾?＾?．ｊ＾??＂＾?＾?ｉｆ?訾鱗??Ｃ?Ｅ?ｄ??＾１＊??，ｗ，＿＿＿＿．＿＿＿，、？為＊■＂＂Ｊ＾ｒ?＾?一?＇？?一‘奪?????響，”爾Ｓｆ纖??ｆｉｉ：，?’’、▲龕??Ｊｊ￡＞０?Ｊｊ￡＜０?』Ｄｔ＜０??圖１．３?（ａ）鈣鈦礦結(jié)構(gòu)在氧離子晶體場(chǎng)作用下的軌道能級(jí)，ＲＥ指稀土元素，ＡＥ指堿土元??素。（ｂ）電子軌道躍遷模型。（ｃ）電子虛擬躍遷模型。（ｄ）界面處不同類型的交換作用。??（ｅ）自旋軌道耦合作用［６］。??強(qiáng)電子關(guān)聯(lián)作用限制了在一個(gè)給定的晶格位置處的電子數(shù)，誘導(dǎo)了局域的電??荷、自旋和軌道自由度的耦合，從而賦予了鈣鈦礦氧化物體系多種性質(zhì)，比如莫??特絕緣體、金屬絕緣轉(zhuǎn)變、多鐵和超導(dǎo)。歸功于這些廣范圍的性質(zhì)，這些鈣鈦礦??氧化物在各種電學(xué)、光學(xué)等領(lǐng)域得到了應(yīng)用，比如（Ｂａ，Ｓｒ）?丁丨０３和Ｐｂ?（Ｚｒ，Ｔｉ）??〇３作為高介電常數(shù)材料用在動(dòng)態(tài)非易失性隨機(jī)存儲(chǔ)器上［７，?８］，ＬａＭｎ０３和（Ｌａ，Ｓｒ）??Ｃｏ０３用作固態(tài)氧化物燃料電池的電極材料［９，１０］。與此同時(shí)，氧化物異質(zhì)結(jié)合成??技術(shù)的發(fā)展又為設(shè)計(jì)新奇界面態(tài)提供了新的思路，如圖１．４所示，多種電子自由??度的相互作用誘導(dǎo)了不同形式的界面處的空間反演對(duì)稱、時(shí)間反演對(duì)稱和規(guī)范對(duì)??稱性，從而產(chǎn)生塊體成分中沒(méi)有的性質(zhì)。比如ＣａＭｎ〇３／ＣａＲｕ〇３異質(zhì)結(jié)界面，兩??者分別是反鐵磁絕緣體和順磁金屬，


本文編號(hào)：3542258