鈣鈦礦型氧化物d0磁性及界面非對稱性電導(dǎo)的研究.pdf

1、鈣鈦礦型過渡金屬氧化物因具有豐富的物理及化學(xué)性質(zhì)，如壓電、鐵電、巨磁阻效應(yīng)等，在微波器件、感應(yīng)器件等工程領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用價(jià)值和前景，所以成為了材料研究的熱點(diǎn)。近年來，隨著在顯示器，壓電設(shè)備，傳感器，變頻器，非線性光學(xué)元件和無限通信等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，堿土鈣鈦礦氧化物受到了越來越多的關(guān)注，尤其是對堿土鈣鈦礦氧化物d0磁性的研究，引起了眾多科學(xué)家的關(guān)注及興趣。例如，In摻雜的歸艱2征03具有高溫的質(zhì)子電導(dǎo)。對于d0過渡金屬氧化物，人們發(fā)現(xiàn)可

2、以通過體材料的電子結(jié)構(gòu)去預(yù)測表面態(tài)所引起的帶隙中的態(tài)的存在，因此，研究體材料的d0磁性的重要性是不言而喻的。
　　眾所周知Si半導(dǎo)體及其異質(zhì)界面的微電子技術(shù)成就了上個(gè)世紀(jì)信息科學(xué)的發(fā)展，硅材料之所以能得到廣泛應(yīng)用，很大程度上受益于Si/SiO2界面的優(yōu)良特性，由此人們都認(rèn)識到了界面的重要性，如今大部分半導(dǎo)體材料都是通過界面來實(shí)現(xiàn)其功能，如激光器、場效應(yīng)管、太陽能電池等。因此對于研究具有豐富物理化學(xué)性質(zhì)的鈣鈦礦型氧化物的界面問題成為

3、了科學(xué)研究的必然趨勢。
　　本文采用了密度泛函理論為基礎(chǔ)的第一性原理計(jì)算方法研究了以下幾個(gè)主要工作：
　　一、我們研究了鈣鈦礦結(jié)構(gòu)鈣氧化物中與替代原子和氧空位相關(guān)的d0磁性。為了獲得空穴，我們采用單價(jià)的堿金屬和第一副族元素來替代兩價(jià)的鈣，三價(jià)的第三族元素來替代四價(jià)的第四副族元素。我們發(fā)現(xiàn)氧空位能夠提高銅、銦、銀摻雜的鈦酸鈣的磁矩，對釔摻雜的鈦酸鈣起到了退磁化的作用；然而，除了鑭摻雜以外，氧空位對我們文章中所假定的大多數(shù)受主摻

4、雜的鋯酸鈣磁矩的提高起到了正面和積極的作用。無論存不存在氧空位，要得到大而穩(wěn)定的自旋極化，銅元素?fù)诫s是最佳的選擇。根據(jù)堿土鈦鈣鈦礦結(jié)構(gòu)氧化物具有類似的能帶帶邊特點(diǎn)，而且存在氧空位后，仍然具有類似的帶邊結(jié)構(gòu)，我們認(rèn)為氧空位對其它的假定受主摻雜的堿土鈦鈣鈦礦結(jié)構(gòu)氧化物d0磁性的影響與對鈦酸鈣的影響是一致的。同樣的，氧空位對其它的假定受主摻雜的堿土鋯鈣鈦礦結(jié)構(gòu)氧化物d0磁性的影響與對鋯酸鈣的影響是一致的。
　　二、我們研究了沿(001)

5、，(110)，(111)三個(gè)方向生長的SrTiO3/LaAlO3;異質(zhì)界面的電子結(jié)構(gòu)性質(zhì)，在（001)方向上，n型的TiO2/LaO界面隨著LaAlO3厚度的增加，體系表現(xiàn)出了從絕緣到金屬的相變過程，而對于頓型的SrO/AlO2界面，無論如何改變LaAlO3的厚度，體系仍保持著絕緣性，這與“極化不連續(xù)”理論很好的吻合，因此根據(jù)科學(xué)家的解釋，因此我們通過將P型界面引入氧空位的方法，來研究P型界面的性質(zhì)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)氧空位的引入確實(shí)可以改變P型