《氧化物異質界面穩定性的熱力學和第一性原理研究》是依託華東師範大學，由孫得彥擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：氧化物異質界面穩定性的熱力學和第一性原理研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：孫得彥
- 依託單位：華東師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
氧化物界面具有非常獨特的物性，被認為是超越矽的新材料。它不僅提供了研究低維量子關聯效應的典型體系，同時有望成為下一代電子器件的核心材料。由於氧化物異質界面結構的複雜性，實驗上能製備出的平整（清潔）異質界面非常少。本項目通過引入界面化學調控（指改變界面處的化學組分）的方法，探討採用界面化學調控設計優質氧化物界面的新思路。項目將採用第一性原理計算和建立熱力學模型相結合的辦法，計算異質界面的化學組分隨生長方向等的變化規律；探索調製界面穩定性和物性的方式和微觀機理；以期建立描述異質界面穩定性的物理模型。通過本項目的實施，有望從理論上預言幾個具有高度穩定性且新奇物性的氧化物異質界面體系，並為新型電子信息工業的跨越式發展提供科學支撐。
結題摘要
界面不僅提供了研究低維物理效應的典型體系，同時也有廣泛的套用。氧化物界面就具有非常獨特的物性，被認為是超越矽的新材料，是當前研究的熱點。本項目採用了第一性原理計算和經典模擬相結合的辦法，計算界面的生長、探索了調製界面穩定性和物性的方式和微觀機理。通過本項目的實施，我們在三方面取得了成績：一、界面結構的核心是晶格的適配度，進而產生應力。通常，應變效應都是基於經典彈性理論進行分析的，但這一直存在爭議。從量子力學理論出發，我們發現應變是否產生占據狀態的改變（或能級交叉）是判斷經典理論是否可用的判據。二、界面的製備是個生長過程，我們獲得了界面生長與缺陷產生的關係。我們發現晶體在生長時，會出現不可忽略的空位數目，並且產生空位的濃度與生長速度之間有非常複雜的關係。我們的結果建議，目前已有的理論模型需要引入空位的貢獻。三、通過引入界面化學調控，實現了氧化物異質界面物性的調控。通過改變LAO/STO超晶格體系界面處組分，即界面層金屬原子的替換，可以使LAO/STO超晶格體系變為金屬性，並可以有效調控體系中載流子類型。目前已發表SCI論文12篇。另外，在項目執行期間，作為第二完成人，獲得了國家自然科學二等獎。有一名博士論文獲得了上海市優秀博士論文。
