LaAlO3/SrTiO3界面二维电子气的新奇物性开题报告

 2022-03-30 20:45:45

1. 研究目的与意义

钙钛矿结构氧化物材料具有良好的介电性、铁电性、光电性、铁磁性、超导等性质,因此引起人们广泛的关注。laalo3(lao)是一种宽禁带钙钛矿氧化物材料,它具有晶格匹配好、介电常数大、热稳定性好、光学带隙宽等优点常被用作光电材料及高温超导衬底材料。srtio3(sto)是一种功能材料,具有介电常数高、介电损耗低、热稳定性好、禁带宽、光催化活性优良等特点,常用作衬底材料。值得关注的是其它组分的加入对钛酸锶材料的性能影响非常大,这也就为这类材料带来极大的改性空间,实现广泛用途。

自2004年在lao/sto(100)异质结界面发现高迁移率的二维电子气(2deg)以来,基于sto异质结的2deg引起了人们的广泛关注。人们普遍认识到,sto衬底中的氧空位,lao层和sto衬底之间的极性不连续和界面处阳离子的混合对绝缘氧化物界面2deg的形成起着至关重要的作用。近年来,氧化物二维电子气受到了研究者的广泛关注,研究者发现除了超导性、铁磁性、磁阻、电阻转换等物理特性外,氧化物2deg在室温下还具有大的光电导性,同时它的电、磁传输特性对外部干扰都很敏感。除了lao/sto(100)界面外,近期研究者们还发现lao/sto(110)界面和(111)界面也具有高迁移率的二维电子气。目前为止,对lao/sto(110)界面和(111)界面的光电特性的研究还非常有限。

本论文将在sto(110)衬底上制备lao(110)薄膜,并观察其表面形貌,研究退火前后lao/sto(110)异质结界面的电输运及光电响应行为,讨论氧空位对异质结界面的电输运及光电行为的影响。

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2. 研究内容和预期目标

本论文的主要研究内容:

1.利用激光分子束外延技术在sto(110)衬底制备出lao薄膜,形成lao/sto(110)异质结。

2.利用原子力显微镜观察薄膜的表面形貌。

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3. 研究的方法与步骤

研究方法:采用激光分子束外延法在衬底sto(110)制备lao薄膜形成异质结,观察其表面形貌,研究并分析比较氧气氛退火前后lao/sto(110)异质结界面的电输运及光电响应行为。

1.采用激光分子束外延法在衬底sto(110)制备lao薄膜。

流程:装靶-充气-送样-抽气-沉积-降温-充气-取样-薄膜

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4. 参考文献

[1]n. reyren, s. thiel, a. d. caviglia, l. f. kourkoutis, g. hammerl, c. richter, c. w. schneider, t. kopp, a. rüetschi, d. jaccard, superconducting interfaces between insulating oxides, science, 317 (2007) 1196.

[2] d. a. dikin, m. mehta, c. w. bark, c. m. folkman, c. b. eom, v. chandrasekhar, coexistence of

superconductivity and ferromagnetism in two dimensions, phys. rev. lett., 107 (2011) 56802.

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5. 计划与进度安排

1.1-1周(2月24日-3月1日)下发毕业论文任务书

2.1-2周(2月24日-3月8日)学生完成开题报告

3.3-14周(3月9日-5月31日)毕业论文写作:学生按开题报告撰写毕业论文

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