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1、凝聚态物理凝聚态物理- -北京大学论坛北京大学论坛2010年第年第17期期时间:时间:9 9月月2323日(星期四)日(星期四)15:0015:0016:4016:40地点:北京大学物理大楼中地点:北京大学物理大楼中212212教室教室SrTiO3(110)极性表面结构研究极性表面结构研究 Photoed by Xiaodong Hu郭建东郭建东 研究员研究员 联系人联系人: : 胡宗海研究员胡宗海研究员, , , 62767890 , 62767890 报报告告摘摘要要: 作作为为典典型型的的强强关关联联电电子子材材料料,过过渡渡金金属属氧氧化化物物(TMOs)中中存存在在多多种种相相互互
2、竞竞争争的的基基态态,对对掺掺杂杂、结结构构、应应力力、外外场场等等的的变变化化产产生生敏敏感感的的响响应应,从从而而呈呈现现出出各各种种新新奇奇的的性性质质和和优优异异的的性性能能。在在纳纳米米尺尺度度,我我们们可可以以更更加加精精确确地地改改变变TMOs的的晶晶格格或或电电荷荷有有序序度度,进进而而调调节节体体系系其其它它自自由由度度及及其其相相互互作作用用。最最近近的的研研究究表表明明,TMOs在在薄薄膜膜、界界面面以以及及异异质质结结构构中中呈呈现现出出更更加加丰丰富富的的新新奇奇性性质质,它它们们与与体体相相材材料料中中的的现现象象相相关关却却又又截截然然不不同同。比比如如TMOs异
3、异质质结结的的独独特特性性质质直直接接取取决决于于其其界界面面上上的的原原子子结结构构,两两种种绝绝缘缘体体的的界界面面上上可可能能存存在在具具有有高高载载流流子子迁迁移移率率的的导导电电层层。因因此此研研究究TMOs材材料料在在对对称称性性破破缺缺、空空间间限限域域、维维度度降降低低等等情情形形下下的的特特殊殊性性质质是是探探索索复复杂杂关关联联问问题题的的新新思思 路路 , 这这 既既 是是 凝凝 聚聚 态态 物物 理理 所所 面面 临临 的的 巨巨 大大 挑挑 战战 , 同同 时时 也也 是是 人人 工工 材材 料料 调调 控控 发发 展展 成成 熟熟 的的 重重 要要 机机 遇遇 。
4、SrTiO3是是一一种种广广泛泛应应用用于于功功能能氧氧化化物物人人工工低低维维结结构构生生长长的的衬衬底底材材料料。我我们们在在原原子子尺尺度度上上对对SrTiO3的的表表面面晶晶格格结结构构和和电电子子结结构构开开展展了了详详细细的的研研究究,特特别别是是其其(110)表表面面,除除了了表表面面对对称称性性破破缺缺之之外外,还还存存在在由由于于极极性性引引起起的的重重构构不不稳稳定定性性。我我们们利利用用Ar离离子子溅溅射射和和超超高高真真空空退退火火处处理理得得到到了了原原子子级级平平整整的的SrTiO3(110)表表面面,并并通通过过溅溅射射剂剂量量的的改改变变可可以以调调节节单单晶晶
5、截截止止面面的的类类型型。我我们们同同时时发发现现,在在表表面面沉沉积积不不同同剂剂量量的的金金属属Sr或或Ti也也能能实实现现类类似似的的改改变变,并并且且更更易易于于精精确确控控制制。我我们们由由此此观观测测到到一一系系列列不不同同的的表表面面结结构构,揭揭示示出出表表面面有有序序相相的的稳稳定定是是由由化化学学成成分分驱驱动动的的热热力力学学过过程程。上上述述研研究究结结果果应应用用于于SrTiO3表表面面外外延延生生长长的的调调控控,可可以以简简化化氧氧化化物物分分子子束束同同质质外外延延生生长长技技术术,进进而而实实现现对对掺掺杂杂的的精精细细控控制制。我我们们利利用用扫扫描描隧隧道
6、道显显微微镜镜观观察察到到,由由于于掺掺杂杂金金属属原原子子引引起起元元素素混混合合价价态态的的产产生生,从从而可以进一步改变表面的晶格结构和电子学特性。而可以进一步改变表面的晶格结构和电子学特性。郭郭建建东东, 2001年年毕毕业业于于中中国国科科学学院院物物理理研研究究所所,取取得得博博士士学学位位。随随后后赴赴美美国国田田纳纳西西大大学学物物理理系系做做博博士士后后。2005年年回回到到中中科科院院物物理理所所表表面面物物理理国国家家重重点点实实验验室室工工作作,现现任任主主任任。他他的的研研究究兴兴趣趣包包括括过渡金属氧化物表面的强关联现象以及低维金属体系中的新奇量子效应等。过渡金属氧化物表面的强关联现象以及低维金属体系中的新奇量子效应等。北京大学物理学院凝聚态物理与材料物理所北京大学物理学院凝聚态物理与材料物理所http:/