钙钛矿氧化物界面电子结构和界面性质的物理机制研究
结题报告
批准号:
U1432112
项目类别:
联合基金项目
资助金额:
70.0 万元
负责人:
张善涛
依托单位:
学科分类:
A3202.上海光源
结题年份:
2017
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
李政、王金凤、焦龙、徐洁、张骥、胡斌
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中文摘要
近年来,过渡金属氧化物的界面性质及其调控已经成为凝聚态和材料科学领域的热点课题。深入理解氧化物在原子尺度上的界面电子结构、界面性质及其可控性,是寻找新型电子材料、促进新型电子器件的产生基础。本申请拟结合我们在钙钛矿氧化物异质结和超晶格的制备、结构和性质表征方面的积累和技术,及上海光源“x射线磁圆二色(XMCD)”、“x射线吸收精细结构(XAFS)”技术,系统研究钙钛矿过渡金属氧化物YMnO3/LaFeO3, (La,Sr)MnO3/SrRuO3的界面电子结构和界面磁性、及表面BaTiO3层的铁电极化对LaAlO3/SrTiO3界面电子结构和界面输运性质的影响。在实验基础上,结合理论分析,建立“材料制备-界面晶体结构-界面电子结构和界面性质”之间的关联规律,探索界面性质的调控方法,理解界面性质的物理机制。本申请还可能获得具有优良性质的氧化物异质结和超晶格人工微结构材料。
英文摘要
In recent years, emergent phenomena arising from transition metal oxide interface have been reported. The interfacial property and the controlling method have been the hot topics in condensed mater and material science fields. To find new electronic materials for actual application, it is necessary to understand the fundamental physics of the electronic structure and properties at oxide interface. In this proposal, based on our techniques on film fabricating, structure and property characterizing techniques like transmission electron microscopy, electron energy loss spectrocopy, superconducting quantum interfence device, physical property measurements system, etc., as well as the x-ray magnetic circular dichroism and x-ray absorption fine structure from Shanghai Synchrotron Radiation Facility, we will investigate the interfacial electronic structure, interfacial properties of perovskite YMnO3/LaFeO3, (La,Sr)MnO3/SrRuO3 heterostructures and superlattices, and interfacial conductivity of perovskite LaAlO3/SrTiO3, especially top BaTiO3 ferroelectric polarization on the interfacial conductivity. By further combining the experimental results and theoretical analysis, we hope we can probe the relationship between “fabricating-interfacial crystal structure-interfacial electronic structure and interfacial properties”. Hopefully, this proposal will be helpful not only for further understanding the coupling physics of oxide interface and finding a possible way to control the interfacial properties, but also for finding artificial heterostructure or superlattice materials for future actual applications.
本项目针对人工结构氧化物异质结和超晶格所具有的丰富的物理性质,并根据项目研究计划,在SrTiO3等单晶衬底上,制备了并研究了一系列以Sr2CrWO6为代表的氧化物异质结和超晶格、以ReAlO3/SrTiO3为代表的多种氧化物异质结等。首次在双钙钛矿结构Sr2CrWO6异质结中获得达17200%的巨正磁电阻效应,研究了其厚度依赖性,提出了外加磁场打破长程反铁磁序导致自旋不联系的畴界产生,从而形成了正磁阻;系统研究了ReAlO3/SrTiO3异质结中,界面性质与制备条件、界面结构、元素种类等参数的关系,分析了原子序数与界面电荷转移的关系;人工设计不同氧化物的复合结构并制备了相应的微结构材料,实验上通过外加电场调控了复合结构中界面电荷的分布,实现了对材料铁电、介电、稀土发光等宏观性质的调控。
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Chemical strain-dependent two-dimensional transport at RAlO3/SrTiO3 interfaces (R = La, Nd, Sm, and Gd)
RAlO3/SrTiO3 界面处的化学应变依赖性二维输运(R = La、Nd、Sm 和 Gd)
DOI:10.1103/physrevb.94.241116
发表时间:2016
期刊:PHYSICAL REVIEW B
影响因子:3.7
作者:Li Chen;Shen Xuan;Yang Yurong;Bai Yuhang;Yuan Zhoushen;Su Dong;Li Aidong;Zhang Shantao;Wang Peng;Bellaiche Laurent;Wu Di
通讯作者:Wu Di
ZnO-enhanced electrical properties of Bi0.5Na0.5TiO3-based incipient ferroelectrics
Bi0.5Na0.5TiO3 基初期铁电体的 ZnO 增强电性能
DOI:10.1111/jace.15090
发表时间:2017
期刊:JOURNAL OF THE AMERICAN CERAMIC SOCIETY
影响因子:3.9
作者:Geng Xiao-Yu;Zhang Ji;Wang Rui-Xue;Deng Xian-Zhu;Sun Lei;Gu Zheng-Bin;Zhang Shan-Tao
通讯作者:Zhang Shan-Tao
DOI:10.1021/am509113j
发表时间:2015
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces
影响因子:9.5
作者:Li Chen;Cao Yuyuan;Bai Yuhang;Li Aidong;Zhang Shantao;Wu Di
通讯作者:Wu Di
Enhanced Piezoelectric Properties and Thermal Stability in the (K0.5Na0.5) NbO3:ZnO Lead-Free Piezoelectric Composites
(K0.5Na0.5) NbO3:ZnO 无铅压电复合材料的增强压电性能和热稳定性
DOI:10.1111/jace.13831
发表时间:2015-12-01
期刊:JOURNAL OF THE AMERICAN CERAMIC SOCIETY
影响因子:3.9
作者:Pan, Zhao;Chen, Jun;Xing, Xianran
通讯作者:Xing, Xianran
Room-Temperature Multiferroics and Thermal Conductivity of 0.85BiFe(1-2x)Ti(x)Mg(x)O(3)-0.15CaTiO(3) Epitaxial Thin Films (x=0.1 and 0.2)
0.85BiFe(1-2x)Ti(x)Mg(x)O(3)-0.15CaTiO(3)外延薄膜(x=0.1和0.2)的室温多铁性和热导率
DOI:10.1021/acsami.7b06961
发表时间:2017
期刊:Acs Applied Materials & Interfaces
影响因子:9.5
作者:Zhang Ji;Sun Wei;Zhao Jiangtao;Sun Lei;Li Lei;Yan Xue-Jun;Wang Ke;Gu Zheng-Bin;Luo Zhen-Lin;Chen Yanbin;Yuan Guo-Liang;Lu Ming-Hui;Zhang Shan-Tao
通讯作者:Zhang Shan-Tao
高熵铁电陶瓷的压电和热输运性质研究
  • 批准号:
    12374084
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    52万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    张善涛
  • 依托单位:
钨青铜-焦绿石-钙钛矿结构类型转换及其对铁电畴和电学性质的影响
  • 批准号:
    12174179
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    张善涛
  • 依托单位:
磁性氧化物复合薄膜中应变弛豫、电荷转移的高效调控及性质的优化和集成
  • 批准号:
    U1932144
  • 项目类别:
    联合基金项目
  • 资助金额:
    59.0万元
  • 批准年份:
    2019
  • 负责人:
    张善涛
  • 依托单位:
0-3型极性半导体/铁电体复合材料中局域电场的构建及其对铁电畴和宏观性质的调控
  • 批准号:
    11674156
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    69.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    张善涛
  • 依托单位:
铁磁性双钙钛矿和三钙钛矿氧化物的微结构设计和性质研究
  • 批准号:
    11174127
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    74.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    张善涛
  • 依托单位:
复合相多铁性薄膜的微结构控制和性质研究
  • 批准号:
    10874069
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    34.0万元
  • 批准年份:
    2008
  • 负责人:
    张善涛
  • 依托单位:
多功能型钙钛矿氧化物薄膜超晶格的制备及其结构和性能表征
  • 批准号:
    10404012
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    30.0万元
  • 批准年份:
    2004
  • 负责人:
    张善涛
  • 依托单位:
国内基金
海外基金