《關聯體系中電荷有序的原位同步輻射表征》是依託中國科學技術大學，由高琛擔任項目負責人的聯合基金項目。
基本介紹
- 中文名：關聯體系中電荷有序的原位同步輻射表征
- 項目類別：聯合基金項目
- 項目負責人：高琛
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
針對關聯電子體系（高溫超導、多鐵性、巨磁電阻等）研究中的共性科學問題：電荷有序，及其與軌道、自旋、晶格的相互作用和外場的調控規律，在上海光源、合肥光源的相關實驗站配置低溫、電場、磁場條件，發展硬X射線反常散射、軟X射線圓二色/線二色吸收、超高分辨低能角分辨光電子能譜、偏振遠紅外反射光譜原位表征電荷有序的方法和技術。研究高溫超導Sr2CuO3+δ中頂角O空位的有序、頂角O向CuO2面的電荷轉移，多鐵性BiFeO3中電荷有序、軌道有序、自旋有序和晶格有序間的耦合，巨磁電阻摻雜RMnO3中電荷有序、自旋有序和晶格的相互作用，掌握各種序參量及其相互作用和體系巨觀電磁特性（超導、磁電耦合、磁電阻）之間的關係和調控規律，揭示關聯體系巨觀奇異量子現象形成的微觀機理。通過上述典型的關聯電子體系電荷有序的研究，進一步推動同步輻射在關聯體系研究中的套用，並做出一些有國際影響力的工作。
結題摘要
關聯電子體系電荷-自旋-軌道-晶格自由度間強相互作用往往導致各種有序。本項目針對關聯電子體系（高溫超導、多鐵體、巨磁阻材料等）的共性科學問題：電荷有序及其與軌道、自旋、晶格的相互作用和外場的調控規律，重點開展了兩方面研究工作：一、集成和聯動外場條件（電場、低溫、磁場等），發展電荷有序的同步輻射原位表征技術和方法。二、利用電荷有序的表征技術和方法，研究幾種典型材料體系高溫超導銅酸鹽、多鐵性鐵酸鹽和巨磁阻錳酸鹽中的電荷有序在巨觀奇異量子現象中的作用機制。本項目在這兩方面均取得了一系列研究成果。首先，發展反常散射技術直接表征電荷有序，並在上海光源衍射站實現了10 eV範圍內穩定的能量掃描，能夠滿足反常散射實驗。其次，發展了變溫軟X射線吸收譜技術表征電荷有序。最後，本項目利用變溫軟X射線吸收譜技術發現了超導體Sr2CuO3+δ銅氧面內Cu-O鍵長的縮短是由於氧缺失導致Cu、O外層電子云重疊減少所造成的，而銅氧面外Cu-O鍵長的拉長是由Sr原子位移以及J-T畸變造成的；利用變溫反常散射技術表征了Sr2CuO3+δ內超晶格結構的變化，在120 K和60 K時，發現了Pmmm和C2/m兩種新的超晶格結構相。其中，Pmmm相只在入射光子能量接近Cu的 K吸收邊時出現，表明該超晶格相是Cu的電荷有序造成的。由於其恰好在95 K完全形成，並且一直維持到低溫，所以，與Sr2CuO3+δ的超導電性相密切相關。不僅如此，利用反常散射技術，本項目還研究了電子鐵電體Fe2BO4的相變行為。通過半指數峰(5/2 1 1)的出現和消失發現了：在溫度220 K時，電荷有序可被外電場破壞，從而引起金屬-絕緣體相變；而溫度降至120 K，電場則不能破壞電荷有序。我們還研究了錳酸鹽與多鐵性材料形成的異質結結構：La0.7Sr0.3MnO3/La0.5Ca0.5MnO3/BaTiO3/La0.7Sr0.3MnO3、BiFeO3/La5/8Ca3/8MnO3等的界面自旋有序、晶格有序間的耦合規律及其調控規律。這些研究成果一方面提升了國內關聯電子體系的研究水平，並且為未來相關體系研究提供了重要平台；另一方面，本項目實現了關聯電子體系研究和同步輻射大科學裝置相結合，有效推動同步輻射技術的發展以及在關聯電子體系研究中的套用。
