《光催化及自組裝複雜氧化物薄膜的表面與界面結構》是依託北京科技大學，由詹倩擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：光催化及自組裝複雜氧化物薄膜的表面與界面結構
- 依託單位：北京科技大學
- 項目負責人：詹倩
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
材料的表面與界面在催化和薄膜生長領域起到極為關鍵的作用。本項目擬針對外延氧化物薄膜光催化及新功能自組裝異質納米結構複雜氧化物薄膜，通過先進電子顯微學，對一個到幾個單胞層的光催化薄膜的表面弛豫、重構及界面結構進行原子尺度的研究，建立結構與光催化性能的相互關係，以促進複雜氧化物系統的基礎研究與器件設計；探索新功能自組裝異質納米結構薄膜組員相的構型、取向及原子生長機制，確定界面原子鍵合及應力應變狀態，建立結構-生長-性能耦合相關的調控機制，為此類型材料的可控生長提供理論依據。
結題摘要
材料的表面與界面在薄膜生長和催化領域起到極為關鍵的作用。相對於晶體內部，表面及界面的原子配位環境會發生顯著的改變，可能誘導化學成分偏析，原子重構，以及電子狀態的變化，也誘發了豐富多彩的物理現象。特別在複雜氧化物多功能薄膜中，由於界面處晶格、電荷、軌道以及自旋等各自由度之間的耦合而呈現出了獨特的物理現象，也使得全新功能器件的出現成為了可能。如何有效調控材料的各自由度，特別是對於表面/界面的裁剪和調控，已經成為研究者們迫切需要解決的問題。本項目通過對強關聯複雜氧化物多功能薄膜體系的表面/界面的系統性的定性、定量結構研究，建立原子尺度結構特別是界面構型與性能的相互關係，豐富了界面物理與化學的研究內涵，促進電子強關聯繫統的基礎研究與器件設計。研究主要內容包括： 通過對ZnO-SrRuO3納米複合薄膜的生長形式、組員相構型、取向及生長機制的探索，發現應變驅動SRO納米柱自發取向調控，即襯底二維平面應力和組員相之間的垂直相互作用，最終導致穩定的SRO(011)-ZnO(0002)界面結構。這一穩定的界面結構因其較低的界面失配度和缺陷而使垂直複合結構具有較高載流子移動性（低電阻率）和靈敏的光電回響特性。建立系統的與結構-生長-性能相關的取向調控原子機制，為功能納米複合薄膜的可控生長提供理論依據。 金屬性LaNiO3-半導體性NiO垂直自組織外延薄膜，建立了組成相比例與異質構型的關係，闡明界面原子鍵合：[NiO2-LaO]LNO-LaOextra-[NiO]NO，揭示了絕緣子-金屬轉變、與傳輸行為相關的載流子類型和異質結構演化之間的關係，為設計基於氧化物異質結的新型多功能電子器件提供了一個理想的平台。 採用定量電子顯微術，在單胞尺度研究對Nd摻雜BiFeO3（BNFO）中存在的疇壁(DWs)及其與應力的耦合關係。結果表明：在應力敏感的BNFO薄膜中，晶體結構由於外延應力的作用產生一定的畸變(c軸變化以及Bi亞點陣的位移)，這使高能態的DWs不再穩定，高能態的DWs (71°)分裂成多個低能(109°)DWs，從而降低系統總能量。
