項目名稱：復雜電子體系的超敏量子調控首席科學家：沈健-資料下載頁
2025-06-30 10:52本頁面
【正文】 相互作用構成的體系，細小的微擾就能夠對宏觀性質產(chǎn)生巨大的影響。但目前對電場等外界微擾如何局域地影響系統(tǒng)宏觀性質尚缺乏理解。我們將研究諸如呈展現(xiàn)象在復雜材料中是如何產(chǎn)生并相互競爭等長期困擾本領域的核心問題；在電場驅動復雜氧化物材料可控翻轉的基礎上，研究引入鐵電材料如PbZrxTi1xO3 (PZT)實現(xiàn)調控錳氧化物的界面；研究由外加電壓驅動鐵電材料控制錳氧化物界面上的應力場和電荷分布；研究應力誘導相變導致溝道電阻的變化；研究進一步縮小柵極寬度到納米尺度下的局域應力和電荷對大尺度宏觀性質的貢獻；設計垂直翻轉結構，研究復雜氧化物體系中的電脈沖誘導電阻翻轉效應（EPIR）。 研究可控應力場對復雜電子體系物性調控 龐電阻、龐磁阻、高溫超導和金屬絕緣體相變，這些目前仍然沒有完全理解卻非常有應用前景的材料，都能受外加應力場的強烈影響。我們將在外延薄膜過程中，通過襯底與薄膜晶格常數(shù)的匹配設計引入外加應力場，即通過調節(jié)錳氧化物薄膜中的短程和長程彈性應力來控制宏觀物性；此外，我們還可以采用晶格近乎完美匹配的襯底，先外延壓電陶瓷晶體作為平臺，然后外延一層絕緣層，最后再生長相分離復雜金屬氧化物薄膜材料，由于壓電陶瓷層與復雜金屬氧化物層之間絕緣層的存在，就能忽略壓電陶瓷材料界面上的電偶極效應，只精細控制各向異性應力。利用這一新穎的體系，我們就能系統(tǒng)地研究通過襯底引入的全局應力場對薄膜物性的影響。另外，通過在復雜材料薄膜表面生長小尺度的晶格失配材料，我們還能研究局域應力場對整體物性的影響。 研究表面納米磁性陣列結構的鐵磁交換作用控制復雜電子體系的物性 對于復雜電子體系，外磁場通過調節(jié)電子自旋序控制其宏觀物性，但通常只有強磁場才能實現(xiàn)電子自旋序的調控，這就使復雜電子材料很難成為實際應用的磁場感應材料。錳氧化物只有很大的外磁場下才有龐磁阻，難以取代金屬磁性薄膜在磁存儲器件中的應用。為了解決這一問題，本項目將研究利用鐵磁交換作用影響復雜電子體系的自旋序。引入鐵磁交換作用的有效辦法就是在復雜電子體系的清潔表面原位生長鐵磁金屬的納米結構，并通過鐵磁金屬原子與復雜電子體系的帶磁矩的原子的交換作用，來控制體系的自旋序。雖然這種鐵磁交換只會直接作用于復雜體系表面層的原子，但只要復雜體系薄膜足夠?。ㄐ∮阼F磁交換長度），就能夠通過這種交換作用有效調控體系局部的自旋序。在此基礎上，若把表面的鐵磁金屬納米結構做成有序陣列，就能設計出一些特定的結構來控制復雜電子體系的宏觀自旋序。 研究復雜電子體系的微納加工與新型電子器件 復雜電子體系空間尺度縮小到電子相分離的尺度后，將出現(xiàn)一系列新穎物理現(xiàn)象，有望被推廣到增強量子調控能力的電子器件應用中，但是材料體系的復雜性對微加工提出苛刻要求，因此這方面的研究在國際上還處于起步階段?，F(xiàn)在復雜電子體系的制備加工水平基本處于微米尺度，針對納米級小尺度復雜電子體系結構制備、加工、測量，還存在諸多問題需要解決。我們將開展制作小尺度復雜電子體系結構的納米加工技術的研究，研究加工的精確可控性，探索不同光刻膠的曝光、顯影特性。探索利用電子束曝光技術制備高精度、高分辨率、高對比度的納米結構的工藝條件；研究納米結構圖形邊緣粗糙度對復雜電子體系結構的結構和物性的影響，探索圖形邊緣平滑化的工藝；研究、開發(fā)新型復雜電子體系材料、電子束混合曝光用光刻膠；研究復雜電子體系材料納米結構的等離子體刻蝕技術。以及復雜金屬氧化物等材料的納米結構的干法刻蝕工藝的精確可控研究；多步刻蝕工藝制備不同剖面結構的復雜電子體系納米結構的工藝研究。在此基礎上實現(xiàn)基于復雜金屬氧化物二維電子氣高速晶體管器件和下一代存儲原型器件。 16 /
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