絕緣氧化物界面微結構與二維傳導性

《絕緣氧化物界面微結構與二維傳導性》是依託南京大學，由吳小山擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：絕緣氧化物界面微結構與二維傳導性
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：吳小山
• 依託單位：南京大學

項目摘要

最近國際上在非磁絕緣氧化物界面奇異超導電性、特大氧離子遷移率、二維傳導性、磁性、鐵電性等的相繼發現，由於其在納電子器件方面的潛在套用，從而激發了人們對氧化物超薄界面研究的極大興趣。人們對絕緣界面表現的奇異物理性能的物理機制還不清楚，正處於探索階段。本項目以SrTiO3/LaAlO3界面為切入點，利用不同生長技術，控制生長條件，製備不同生長參數的高質量薄膜、多層膜或超晶格，利用原子力顯微鏡、高分辨電子顯微鏡、同步輻射X射線衍射、散射和反射技術等研究超薄界面的微結構，包括界面化學組分、界面缺陷結構、界面應變、新相形成等；測量超薄膜及薄膜界面的輸運特性，結合第一性原理計算，探討薄膜生長參數、界面微結構和二維傳導行為的內在關係，為正確理解其特有的界面傳導性為提供依據，並在此基礎上探討其它具有奇異行為的絕緣界面、設計新型納電子器件。

結題摘要

本項目在過去的3年中（2010-2012），緊緊圍繞項目計畫任務書根據最近國際上在非磁絕緣氧化物界面奇異超導電性、特大氧離子遷移率、二維傳導性、磁性、鐵電性等重大發現，以SrTiO3/LaAlO3界面為切入點，利用化學sol-gel方法、熱蒸發技術、脈衝雷射沉積等不同生長技術，控制生長技術參數，製備了一系列氧化物異質結構薄膜，並通過最佳化技術參數，獲得不同生長參數的高質量薄膜、多層膜或超晶格；利用原子力顯微鏡、高分辨電子顯微鏡、同步輻射X射線衍射、散射和反射技術等研究超薄界面的微結構，包括TiO/RuO， TiO/TiO，TiO/PbO等界面化學組分、界面缺陷結構、界面應變、新相形成等；測量了具有單個分子層的超薄膜及薄膜界面的輸運特性、磁學特性，結合第一性原理計算，探討薄膜生長參數、界面微結構和二維傳導行為的內在關係，預言了在SrRuO3/SrTiO3單分子層超晶格在小應變下的鐵磁序，並獲得實驗證實；在大張應變下存在鐵磁-反鐵磁相變，雖因大應變導致樣品生長困難，還需要進一步證實外，理論為正確理解其特有的界面傳導性為提供依據，並在此基礎上探討其它具有奇異行為的絕緣界面、設計新型納電子器件。項目基於已積累的豐富同步輻射經驗，將研究對象擴展到其它具有特殊磁性和輸運特性的鈣鈦礦材料體系（如多鐵化合物BiFeO3，4d釕氧化物Sr2RuO4等）、和半導體材料(InN薄膜和GeSn合金薄膜)等，開展了卓有成效的工作。已發表與本項目相關SCI研究論文29篇，待發表論文5篇，包括Phys. Rev. Lett. 2篇，Phys. Rev. B 1篇，Appl. Phys. Lett. 1篇，AIP Advances 1篇， Chem. Phys. Lett. 1篇；本項目申請發明專利5項，獲得授權發明專利1項；出站博士後研究人員1名，畢業博士研究生5名，碩士研究生2名。