複雜氧化物中量子態的納米製造

《複雜氧化物中量子態的納米製造》是依託復旦大學，由沈健擔任項目負責人的重大研究計畫。

基本介紹

• 中文名：複雜氧化物中量子態的納米製造
• 依託單位：復旦大學
• 項目類別：重大研究計畫
• 項目負責人：沈健

項目摘要

複雜氧化物存在著高溫超導、龐磁阻、多鐵效應等諸多奇特物理現象，是近年來凝聚態物理和信息材料領域的研究熱點之一。在這類強關聯電子體系中，由於電荷/自旋/軌道/晶格自由度的強相互作用，多種電子態可以在空間共存而形成電子相分離。電子相分離的存在對體系的巨觀物性及物性可調控性有重大影響。如果能夠控制電子相分離的形成過程和空間排列，不但有助於深入理解電子強關聯作用的本質，還能對各類呈展現象進行調控以設計出新的呈展現象。為此，利用電子強關聯效應，本課題引進全新的量子納米製造概念並以之來控制複雜氧化物中電子相分離的形成過程和空間排列。與傳統的納米製造不同，量子納米製造是在不改變材料空間尺度的前提下，利用強關聯體系電子態對外場強烈回響的特性，施加局域外（電、磁、應力）場而引發空間局域的電子態相變。在此基礎上，對局域外場施主（如電極等）進行納米尺度的空間排列，從而獲得體系電子相分離在納米尺度的空間排列。

結題摘要

以複雜氧化物為代表的強關聯電子體系，由於表現出諸如高溫超導、龐磁阻、多鐵等多種具有重要套用前景的物性，是凝聚態物理和材料領域研究的主流方向之一。在這類強關聯電子體系中，由於電荷/自旋/軌道/晶格自由度的強相互作用，多種電子態可以在空間共存而形成電子相分離。電子相分離的存在對體系的巨觀物性有重大影響。如果能夠控制電子相分離的形成過程和空間排列，不但有助於深入理解電子強關聯作用的本質，還能對各類呈展現象進行調控以設計出新的呈展現象。利用電子強關聯效應，本課題引進了全新的“量子納米製造”概念並以此來控制複雜氧化物中電子相分離的形成過程和空間排列，並由此觀測到了很多的新奇的物理現象。在實驗方面，結合薄膜生長，微、納加工技術，物性測量等手段，我們實現了局域外磁場、電場對複雜氧化物巨觀物性的調控；首次發現了對稱性破缺引起的小尺度複雜氧化物的鐵磁-金屬邊緣態，並實現了量子態的空間有序排布；首次製備了鐵電-有機自旋閥器件，通過電壓調控界面處自旋注入的極化狀態，實現了多值存儲。在理論計算方面，我們緊密結合實驗研究，分析理解了實驗中觀測到的複雜氧化物中的電子相分離現象；通過研究各種巨觀輸運性質解釋了複雜氧化物的特性；此外，我們也首次確認了化學摻雜的有序性在複雜氧化物電子相分離形成過程中的作用。