《過渡金屬氧化物薄膜的界面重構及其對稱性約束效應》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：過渡金屬氧化物薄膜的界面重構及其對稱性約束效應
- 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
過渡金屬氧化物異質界面以其豐富的物理內涵和獨特的電子性能成為近年來凝聚態物理與材料研究的前沿之一。氧化物中原子構型的界面過渡區很小，在界面處通常會發生比較明顯的化學與結構調整，即界面重構，並顯著影響界面的電荷轉移、晶體場分裂、磁交換作用等電子過程，使界面的電子性能對界面重構非常敏感。因此，在探索電子強關聯繫統中的新現象、發展氧化物基的新器件的研究進程中，界面重構的精確實驗測量是必經之路。本項目以晶體與界面的對稱性為主線，綜合套用先進電子顯微學方法與第一原理計算，通過測定一系列氧化物薄膜與異質結構中的界面原子構型，總結界面重構的點對稱性約束效應、應變效應、以及尺寸效應，建立氧化物界面重構的基本規則，並結合理論分析與物性測量建立界面重構與電子結構及物性的相互關聯。研究結果不僅將為探索電子強關聯繫統中的新現象與設計新的功能元器件提供重要參考，而且將豐富界面物理與化學的研究內涵，促進學科增長。
結題摘要
過渡金屬氧化物異質界面以其豐富的物理內涵和獨特的電子性能成為近年來凝聚態物理與材料研究的前沿之一。氧化物中原子構型的界面界面處通常會發生比較明顯的化學與結構調整，即界面重構，並顯著影響界面的電荷轉移、晶體場分裂、磁交換作用等電子過程，使界面的電子性能對界面重構非常敏感。因此，在探索電子強關聯繫統中的新現象、發展氧化物基的新器件的研究進程中，界面重構的精確實驗測量是必經之路。本項目綜合套用先進電子顯微學方法各方法，以晶體與界面的對稱性為主線，通過測定一系列氧化物薄膜與異質結構中的界面原子構型，總結界面重構的應變效應、尺寸效應，建立結構-性能相互關係。研究主要集中在： 1.新型納米複合異質結構La0.67Ca0.33MnO3-NiFe2O4：NFO從原始態細條狀轉變為退火後八面體構型的納米晶，均勻鑲嵌在LCMO基體中，形成{111}界面並伴隨著LCMO的結構相變。磁性和X-射線吸收譜測量發現，由於磁性NFO的構型演化，材料在室溫下的磁性能極大增強。通過基體LCMO中的Mn-O6八面體與鑲嵌納米晶NFO中(Ni,Fe)-O6八面體的完美連線，從而很好地調控了異質界面處的磁耦合。本工作提供了一個通過多組員功能複合自組織結構達到調控材料物理性能的新思路。 2.基於不同襯底SrTiO3和LaAlO3上的SrRuO3-La0.5Ca0.5MnO3超晶格：由於不同晶體結構不同晶格常數的襯底而誘發系統不同的應變狀態，定量測量得到原子尺度單胞常數。由於差別較大的雙軸應變（面內和面外）而引起了顯著的性能變化：磁耦合的強度和磁各向異性的變化，即表現為反鐵磁耦合過渡層和大的磁滯現象。本研究在原子尺度定量分析了超晶格系統的應變狀態，展示了控制界面處磁耦合強度的微妙之處，並可以作為一個模型系統來實現調控異質外延氧化物薄膜的複雜的磁性能。 3. 鐵電隧道結BaTiO3- SrRuO3與BaTiO3- LaTiO3-SrRuO3多層膜：由於LTO插層的引入，導致隧穿電致電阻效應增強，與系統的界面原子構型和界面電子態有關。研究結果不僅將為探索電子強關聯繫統中的新現象與設計新的功能元器件提供重要參考，而且將豐富界面物理與化學的研究內涵，促進學科增長。
