項(xiàng)目名稱(chēng)：復(fù)雜電子體系的超敏量子調(diào)控首席科學(xué)家：沈健-閱讀頁(yè)
2025-07-15 10:52本頁(yè)面
【正文】 ；研究應(yīng)力誘導(dǎo)相變導(dǎo)致溝道電阻的變化；研究進(jìn)一步縮小柵極寬度到納米尺度局域應(yīng)力和電荷對(duì)大尺度宏觀(guān)性質(zhì)的貢獻(xiàn)；設(shè)計(jì)垂直翻轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，研究復(fù)雜氧化物體系中的電脈沖誘導(dǎo)電阻翻轉(zhuǎn)效應(yīng)。2014年度 通過(guò)在復(fù)雜電子體系的清潔表面原位生長(zhǎng)鐵磁金屬的納米結(jié)構(gòu)，利用鐵磁金屬原子與復(fù)雜電子體系磁性原子的交換相互作用來(lái)間接控制體系的自旋序，實(shí)現(xiàn)局域磁場(chǎng)對(duì)復(fù)雜電子體系的操控。我們還將結(jié)合納米圖形工藝制備納米結(jié)構(gòu)，研究鐵磁/半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)中的自旋注入和自旋輸運(yùn)性質(zhì)，研究磁性薄膜中電子關(guān)聯(lián)、表面效應(yīng)、尺寸效應(yīng)和維度效應(yīng)對(duì)磁性的影響。 一、研究?jī)?nèi)容 強(qiáng)關(guān)聯(lián)電子體系中的一些奇特、新穎的物理現(xiàn)象，譬如銅氧化物的高溫超導(dǎo)、錳氧化物的龐磁阻、重費(fèi)米子體系的非費(fèi)米液體行為等，都與材料中電荷、晶格、軌道、自旋這四個(gè)自由度共存卻又相互競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)系有著密切的聯(lián)系，而這些現(xiàn)象又在很大程度上與材料中非均勻分布的空間電荷或者說(shuō)納米尺度上的相分離有關(guān)。 研究人工合成方法控制復(fù)雜電子體系構(gòu)型及其物性調(diào)控 由于電子關(guān)聯(lián)作用，復(fù)雜電子體系的構(gòu)型，包括晶體結(jié)構(gòu)、化學(xué)有序都會(huì)對(duì)宏觀(guān)物理性質(zhì)有巨大的影響。以復(fù)雜氧化物為重點(diǎn)，深入研究薄膜晶體結(jié)構(gòu)與襯底結(jié)構(gòu)的關(guān)系，在此基礎(chǔ)上總結(jié)出復(fù)雜氧化物外延薄膜生長(zhǎng)規(guī)律和相圖。研究由于摻雜元素的隨機(jī)分布而形成的化學(xué)不均勻性對(duì)物性的影響，一直是強(qiáng)關(guān)聯(lián)物理界關(guān)注的重要問(wèn)題之一。 研究柵電場(chǎng)變化對(duì)復(fù)雜電子體系物性的調(diào)控 眾所周知，對(duì)于自旋－電荷－晶格－軌道相互作用構(gòu)成的體系，細(xì)小的微擾就能夠?qū)暧^(guān)性質(zhì)產(chǎn)生巨大的影響。我們將研究諸如呈展現(xiàn)象在復(fù)雜材料中是如何產(chǎn)生并相互競(jìng)爭(zhēng)等長(zhǎng)期困擾本領(lǐng)域的核心問(wèn)題；在電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)復(fù)雜氧化物材料可控翻轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)上，研究引入鐵電材料如PbZrxTi1xO3 (PZT)實(shí)現(xiàn)調(diào)控錳氧化物的界面；研究由外加電壓驅(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；研究應(yīng)力誘導(dǎo)相變導(dǎo)致溝道電阻的變化；研究進(jìn)一步縮小柵極寬度到納米尺度下的局域應(yīng)力和電荷對(duì)大尺度宏觀(guān)性質(zhì)的貢獻(xiàn)；設(shè)計(jì)垂直翻轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，研究復(fù)雜氧化物體系中的電脈沖誘導(dǎo)電阻翻轉(zhuǎn)效應(yīng)（EPIR）。我們將在外延薄膜過(guò)程中，通過(guò)襯底與薄膜晶格常數(shù)的匹配設(shè)計(jì)引入外加應(yīng)力場(chǎng)，即通過(guò)調(diào)節(jié)錳氧化物薄膜中的短程和長(zhǎng)程彈性應(yīng)力來(lái)控制宏觀(guān)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(tái)，然后外延一層絕緣層，最后再生長(zhǎng)相分離復(fù)雜金屬氧化物薄膜材料，由于壓電陶瓷層與復(fù)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(yīng)，只精細(xì)控制各向異性應(yīng)力。另外，通過(guò)在復(fù)雜材料薄膜表面生長(zhǎng)小尺度的晶格失配材料，我們還能研究局域應(yīng)力場(chǎng)對(duì)整體物性的影響。錳氧化物只有很大的外磁場(chǎng)下才有龐磁阻，難以取代金屬磁性薄膜在磁存儲(chǔ)器件中的應(yīng)用。引入鐵磁交換作用的有效辦法就是在復(fù)雜電子體系的清潔表面原位生長(zhǎng)鐵磁金屬的納米結(jié)構(gòu)，并通過(guò)鐵磁金屬原子與復(fù)雜電子體系的帶磁矩的原子的交換作用，來(lái)控制體系的自旋序。在此基礎(chǔ)上，若把表面的鐵磁金屬納米結(jié)構(gòu)做成有序陣列，就能設(shè)計(jì)出一些特定的結(jié)構(gòu)來(lái)控制復(fù)雜電子體系的宏觀(guān)自旋序。現(xiàn)在復(fù)雜電子體系的制備加工水平基本處于微米尺度，針對(duì)納米級(jí)小尺度復(fù)雜電子體系結(jié)構(gòu)制備、加工、測(cè)量，還存在諸多問(wèn)題需要解決。探索利用電子束曝光技術(shù)制備高精度、高分辨率、高對(duì)比度的納米結(jié)構(gòu)的工藝條件；研究納米結(jié)構(gòu)圖形邊緣粗糙度對(duì)復(fù)雜電子體系結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和物性的影響，探索圖形邊緣平滑化的工藝；研究、開(kāi)發(fā)新型復(fù)雜電子體系材料、電子束混合曝光用光刻膠；研究復(fù)雜電子體系材料納米結(jié)構(gòu)的等離子體刻蝕技術(shù)。在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)基于復(fù)雜金屬氧化物二維電子氣高速晶體管器件和下一代存儲(chǔ)原
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