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周期磁场对二维电子气热学输运特性的影响

本文详细讨论了一维调制磁场中二维电子气的热传导系数及热电系数等热力学输运特性.磁场调制部分的存在使二维电子气的热力学输运系数中除了通常的SdH振荡特性外还表现出与磁场调制周期相关的新的振荡特性.在低  (本文共3;页) 阅读全文>>

《物理学进展》2017年01期
物理学进展

谁是人工氧化物界面二维电子气的父亲?

大千世界精彩纷呈、亦或是福祸不定,我们常常感叹世事无常、人生无量。这种哲学态度放到物理世界也一样屡试不爽,甚至会经常让您目瞪口呆。这样的实例信手拈来、比比皆是。无可奈何之...  (本文共2页) 阅读全文>>

中国科学院大学(中国科学院物理研究所)
中国科学院大学(中国科学院物理研究所)

钙钛矿氧化物表面与界面处二维电子气的第一性原理研究

在LaAlO_3(LAO)和SrTiO_3(STO)的界面处发现二维电子气(2DEG)引起了人们对该体系以及钙钛矿氧化物异质结构广泛的研究。然而2DEG出现的物理机制一直是激烈争论的问题。目前,被广泛引用的物理机制包括,界面处的极化不连续、氧空位、阳离子混合、衬底诱导的八面体畸变等。本文通过基于密度泛函理论的第一性原理计算研究了应变和氧空位对基于KTaO_3(KTO)表面与界面处二维载流子气的调控,以及应变对基于Mott绝缘体YTiO_3(YTO)超晶格结构电子特性的调控。我们研究了面内应变(-5~5%)对极性KTO表面处二维载流子气的调控,由于沿(001)方向极化交替的(KO)~-...(TaO2)~+原子层,我们观察到KTO表面体系的顶部和底部分别出现2DEG和二维空穴气(2DHG)。当在ab面内施加拉伸应变时,2DEG和2DHG的位置没有变化。然而随着压应变的增加,2DEG由顶部逐渐转移到底部,2DHG由底部逐渐转移到顶部...  (本文共75页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国科学院大学(中国科学院物理研究所)
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氧化物界面自旋极化二维电子气

氧化物LaAlO_3/SrTiO_3(LAO/STO)界面二维电子气自发现以来引起了人们广泛关注。在这个体系中发现了大量新奇的物理现象,如电场可调的Rashba型自旋-轨道耦合、巨热电效应、界面超导电性以及高效的电荷流和自旋流之间的相互转化等。传统半导体GaAs基的二维电子气是s、p电子导电。与其相比,氧化物二维电子气最大的特点是d电子导电。由于强电子关联,人们预期d电子二维电子气将呈现磁相关效应。研究人员尝试用各种手段证明LAO/STO界面存在磁性,但到目前为止都只能观察到具有磁性的迹象。特别地,磁输运行为中的磁滞后行为鲜有报道。因此,如何得到自旋极化的二维电子气是目前氧化物二维电子气的核心问题。本论文通过合理的材料设计,成功地在绝缘的氧化物界面获得了自旋极化的二维电子气,为相关氧化物自旋电子学的进一步发展奠定了基础。本文的主要研究内容和结论包括:1.通过在LAO/STO界面中间插入不同厚度的La_(1/8)Sr_(7/8)M...  (本文共146页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国科学院大学(中国科学院物理研究所)
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旋转镀膜化学法制备氧化物界面二维电子气

LaAlO_3(LAO)和SrTiO_3(STO)界面可以存在二维电子气,且表现出丰富的物理效应,如铁磁性、超导电性、可调的Rashba自旋轨道耦合和高效的自旋流-电荷流转换,因此引起了广泛关注,是有希望的下一代自旋电子学器件的备选材料。硅和Ⅲ-Ⅴ主族基半导体的电学特性取决于p轨道和自由电子。过渡金属氧化物的电学特性决定于关联电子特性以及过渡金属d轨道与氧原子p轨道之间的杂化,因此过渡金属氧化物展现出新奇物性,在未来微电子学和自旋电子学应用中占有特殊的地位。LAO/STO界面一般通过脉冲激光沉积的方法来制备。本论文中,我们将首先介绍用化学旋涂法制备二维电子气,然后研究缓冲层和LAO中Al晶位过渡金属替代对二维电子气产生的影响。论文的主要成果如下:1.利用化学旋涂法在(001)、(011)、(111)取向的LAO/STO界面获得了高迁移率的二维电子气。脉冲激光沉积技术在沉积过程中会对界面产生轰击,而化学旋涂法相对温和。通过对X射线...  (本文共126页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国科学院大学(中国科学院物理研究所)
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复杂氧化物界面二维电子气的光电协同调控及其弛豫过程

作为典型的强关联电子材料,钙钛矿过渡金属氧化物及其异质结构表现出许多新奇的物理现象和广阔的应用前景,近年来一直是凝聚态物理关注的明星材料。其中,在两种绝缘钙钛矿氧化物La AlO_3(LAO)和SrTiO_3(STO)异质结界面发现的金属性二维电子气,因其具有的二维超导、二维磁性和强自旋轨道耦合等独特物理性质,引起了研究人员的广泛关注。本研究组之前的研究工作表明,光照的辅助作用可以显著提高LAO/STO二维电子气电输运性质受门电压调控的幅度,其电阻的变化幅度数百倍于普通电容效应的调控效果,该现象被称为“光电协同场效应”。结合原位表征实验结果,他们初步认为这种特殊的光电协同场效应可能源于由氧空位电迁移引起的STO表面晶格膨胀以及晶格极化过程,然而对于其内部物理机制的微观细节以及动力学过程仍然缺乏较为清晰的认识。比如光电协同作用究竟如何影响界面载流子输运性质及其与温度的依赖关系,场效应调控/弛豫过程中电子、离子和晶格是否具有不同动力...  (本文共116页) 本文目录 | 阅读全文>>