項(xiàng)目名稱：復(fù)雜電子體系的超敏量子調(diào)控首席科學(xué)家：沈健-文庫(kù)吧
2025-06-15 10:52 本頁面
【正文】 課題的設(shè)臵上注意與前期已經(jīng)執(zhí)行的項(xiàng)目在研究?jī)?nèi)容上相互補(bǔ)充，相輔相成，與此同時(shí)，理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，各課題之間研究?jī)?nèi)容既有其獨(dú)特性，相互之間又具有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)，從而發(fā)揮合作攻關(guān)的優(yōu)勢(shì)。在人員的構(gòu)成上注意強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家與理論物理學(xué)家合作攻關(guān)的優(yōu)勢(shì)，使得觀察到的物理現(xiàn)象能夠及時(shí)在理論上進(jìn)行理解，同時(shí)理論又可以指導(dǎo)下一步實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的方向。在具體技術(shù)路線的確立上，將力求準(zhǔn)確把握國(guó)際上相關(guān)領(lǐng)域的重大科技發(fā)展動(dòng)向，并結(jié)合項(xiàng)目參加單位在相關(guān)研究領(lǐng)域豐富的研究工作基礎(chǔ)、技術(shù)積累及我國(guó)的具體國(guó)情，在具體技術(shù)路線的確立上，將力求準(zhǔn)確把握國(guó)際上相關(guān)領(lǐng)域的重大科技發(fā)展動(dòng)向，并結(jié)合項(xiàng)目參加單位在相關(guān)研究領(lǐng)域豐富的研究工作基礎(chǔ)、技術(shù)積累及我國(guó)的具體國(guó)情，抓住小尺度下復(fù)雜氧化物等超敏量子調(diào)控研究尚處于探索階段，未形成明確的世界格局的機(jī)遇，兼顧強(qiáng)調(diào)自主創(chuàng)新與總體技術(shù)路線的可行性兩方面因素，力求在該研究領(lǐng)域獲得系列自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，培養(yǎng)與完善研究隊(duì)伍建設(shè)，促進(jìn)我國(guó)在相關(guān)領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展。 對(duì)于復(fù)雜氧化物的空間受限體系的研究，我們將以分子束外延和脈沖激光分子束外延所生長(zhǎng)的單晶薄膜為基點(diǎn)，利用各種微、納加工方法，構(gòu)造尺度可控的受限體系，發(fā)現(xiàn)新的物理現(xiàn)象，并通過化學(xué)摻雜、應(yīng)力、柵控電場(chǎng)、鐵磁交換作用等，調(diào)制體系的各種量子序極其共存態(tài)，讓體系能最敏感地響應(yīng)外界物理參數(shù)的改變。實(shí)現(xiàn)復(fù)雜電子系統(tǒng)的樣品制備和研究其超敏量子調(diào)控是本項(xiàng)目的重點(diǎn)，具體研究方案的確定也將圍繞這方面展開。 2）技術(shù)途徑： a) 復(fù)雜電子系統(tǒng)的樣品制備 我們將利用單晶外延薄膜生長(zhǎng)技術(shù)（脈沖激光分子束外延、分子束外延等），通過優(yōu)化生長(zhǎng)條件，制備出結(jié)構(gòu)、化學(xué)組分、應(yīng)力可控的高質(zhì)量復(fù)雜電子體系薄膜，并進(jìn)行微、納加工，以得到尺寸、構(gòu)型可控的復(fù)雜電子空間受限體系，滿足后續(xù)物性測(cè)量以及器件構(gòu)造的需求。由于一旦當(dāng)材料的空間尺度縮小到幾十納米以下，其邊界效應(yīng)將不可忽略，而對(duì)單晶薄膜的微納加工不可避免會(huì)引入邊界缺陷，為了實(shí)現(xiàn)干凈的納米尺度下的空間束縛體系，我們將發(fā)展一套新穎的樣品制備工藝（如下圖所示）：在單晶復(fù)雜氧化物材料制備之前，利用電子束刻蝕或者聚焦離子束刻蝕預(yù)先使襯底圖形化，再利用脈沖激光分子束外延在此襯底上生長(zhǎng)單晶薄膜。由于刻蝕是在襯底上進(jìn)行而非在樣品上，樣品圖案是通過襯底誘導(dǎo)自發(fā)形成，不需要離子束轟擊和化學(xué)處理過程，既沒有粗糙邊緣帶來的缺陷，也避免了刻蝕過程不可避免引入的一些外加摻雜。此外，我們還會(huì)利用超晶格合成化學(xué)有序的薄膜來研究化學(xué)有序性對(duì)物性的調(diào)制。以錳氧化物為例，+離子，在一般情況下是空間隨機(jī)分布的。但如果用外延方法將單層的LaMnO3和單層CaMnO3換層堆積成超晶格結(jié)構(gòu)，則該超晶格體系就成了Ca2+。將這兩個(gè)體系的物性直接做比較。類似的方法當(dāng)然也可以推廣到其它的復(fù)雜電子體系生長(zhǎng)中去。 b) 復(fù)雜材料體系的呈展現(xiàn)象 我們將設(shè)計(jì)如下圖所示的可控激勵(lì)的新器件。利用錳氧化物L(fēng)a1x－yPrxCayMnO3 (LPCMO)的獨(dú)特性質(zhì)來做晶體管的溝道材料，雖然此器件結(jié)構(gòu)上類似于通常的場(chǎng)效應(yīng)管，但基本原理卻是基于錳氧化物薄膜中電荷相分離的呈展效應(yīng)。由于這些材料的復(fù)雜強(qiáng)關(guān)聯(lián)本質(zhì)，加在薄膜上的電場(chǎng)能夠顯著的改變內(nèi)部的電荷序，因此輸運(yùn)溝道的性質(zhì)（金屬－絕緣體相變）會(huì)隨著這些相的變化而變化，從而控制通道的導(dǎo)通。此外，我們還將引入鐵電材料如PbZrxTi1xO3 (PZT)來調(diào)控錳氧化物的界面，實(shí)現(xiàn)由外加電壓驅(qū)動(dòng)鐵電材料控制錳氧化物界面上的應(yīng)力場(chǎng)和電荷分布。由于PZT是一種鐵電材料，能夠受電場(chǎng)控制實(shí)現(xiàn)雙向翻轉(zhuǎn)，進(jìn)而雙向驅(qū)動(dòng)錳氧化物相變。而且PZT還是一種壓電材料，即外加電場(chǎng)還
環(huán)評(píng)公示相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1