發(fā)布時(shí)間：2020-12-07 04:42

　　具備豐富化學(xué)組分和結(jié)構(gòu)相的鈣鈦礦過(guò)渡金屬氧化物展現(xiàn)出了眾多新奇復(fù)雜的物性,一直以來(lái)備受物理學(xué)家關(guān)注。鈣鈦礦氧化物界面處電荷或空間對(duì)稱(chēng)破缺導(dǎo)致的晶格或電子重構(gòu),導(dǎo)致產(chǎn)生其同組分塊體材料可能都不具備的各種新奇物性。相比于單界面體系,氧化物超晶格結(jié)構(gòu)體系內(nèi)的高界面的比重將引入額外的復(fù)合結(jié)構(gòu)特性,從而展現(xiàn)出單界面異質(zhì)結(jié)體系可能無(wú)法實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜物性。因此理解、預(yù)測(cè)和調(diào)控氧化物超晶格體系的物理性質(zhì)顯得尤為重要。目前,在基礎(chǔ)物理理解方面,氧化物L(fēng)aAlO₃/SrTiO₃異質(zhì)結(jié)界面準(zhǔn)二維電子氣的起源還有爭(zhēng)議,特別是離子弛豫在其中扮演的角色不是特別清楚;在物性調(diào)制方面,需要不斷探索新的、有效的調(diào)控策略,為其應(yīng)用服務(wù)。本論文主要針對(duì)上面兩個(gè)方面展開(kāi)�；�于密度泛函理論,利用第一性原理計(jì)算方法,（1）為尋找不同于施加外部力場(chǎng)的新的調(diào)控體系自由電荷性質(zhì)的方式,我們提出通過(guò)在指定界面人為引入離子混雜缺陷可構(gòu)造LaAlO₃/SrTiO₃（001）界面合金結(jié)構(gòu)。在離子混雜缺陷占比低于25%,可實(shí)現(xiàn)將自由電子局限在指定界面處單原子層內(nèi)... 

【文章來(lái)源】：華東師范大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：107 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

理想立方鈣鈦礦結(jié)構(gòu)

上述晶格畸變通常也伴隨有氧八面體扭轉(zhuǎn),對(duì)此,Glazer[18]建立了一套基于對(duì)稱(chēng)性來(lái)描述氧八面體扭動(dòng)的標(biāo)記方法:BO6氧八面體繞贗立方晶軸[100]、[010]和[001]傾斜程度的不同分別用a、b和c來(lái)表示。并發(fā)現(xiàn)如果選取了任一晶軸,那么垂直于這一晶軸方向的相鄰氧八面體的轉(zhuǎn)動(dòng)方向一定是相反的,用“-”表示;如果相鄰氧八面體轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同,則用“+”號(hào)表示;若氧八面體沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng),用“0”表示。氧八面體扭轉(zhuǎn)同時(shí)導(dǎo)致了B-O-B鍵夾角的減小,這對(duì)鈣鈦礦氧化物磁性和輸運(yùn)性質(zhì)有明顯影響:對(duì)于稀土鎳酸(RNiO3)鹽鈣鈦礦氧化物[19,20],Ni-O-Ni夾角的減小伴隨著一階金屬絕緣性相變;而錳氧化物中磁性超交換作用也有賴(lài)于Mn-O-Mn夾角,影響Mn3+和Mn4+離子之間電子躍遷幾率[21]。1.2.2 Jahn-Teller畸變

軌道簡(jiǎn)并的結(jié)構(gòu)通常都會(huì)發(fā)生Jahn-Teller畸變,進(jìn)一步退簡(jiǎn)并。B位過(guò)渡金屬元素的d電子軌道在球形場(chǎng)中本來(lái)是五重簡(jiǎn)并,而在氧八面體構(gòu)成的晶體場(chǎng)中將劈裂成能量較低的三重簡(jiǎn)并t2g軌道(dxy、dyz和dzx),以及能量較高的二重簡(jiǎn)并的eg軌道,如圖1.2所示。而氧八面體畸變致使體系對(duì)稱(chēng)性降低,也必定會(huì)進(jìn)一步完全或部分解除軌道簡(jiǎn)并度,導(dǎo)致有些軌道能級(jí)升高,部分軌道能級(jí)降低。以Mn3+為例,根據(jù)洪特定則,總自旋量子數(shù)取最大,即電子構(gòu)型為d4高自旋態(tài),因此其中3個(gè)電子占據(jù)能量較低的t2g軌道,另外一個(gè)電子占據(jù)能量較高的雙重簡(jiǎn)并eg軌道。而Jahn-Teller效應(yīng)導(dǎo)致氧八面體畸變使eg軌道退簡(jiǎn)并變?yōu)檐壍?如果是對(duì)稱(chēng)性降低為四方壓縮,eg軌道將劈裂成軌道能量變得更高的軌道和能量降低的軌道,電子優(yōu)先占據(jù)軌道,因此體系能量降低,如圖1.3(a)。如果體系d軌道是滿(mǎn)占據(jù)的,例如圖1.3(b)所示為d5高自旋態(tài),那么Jahn-Teller畸變將不會(huì)改變體系總能。1.3 過(guò)渡金屬鈣鈦礦氧化物基本物性


本文編號(hào)：2902644