董永齐:钙钛矿氧化物外延薄膜的微观结构调控与同步辐射表征论文

董永齐:钙钛矿氧化物外延薄膜的微观结构调控与同步辐射表征论文

本文主要研究内容

作者董永齐(2019)在《钙钛矿氧化物外延薄膜的微观结构调控与同步辐射表征》一文中研究指出:强关联材料中由于自旋、轨道、电荷与晶格的强相互关联作用而表现出多种奇异的物理特性。因此,研究强关联材料的晶体结构对于理解这类物性的起源具有重要的科学意义。钙钛矿结构的强关联材料,不仅晶格可以畸变,内部八面体的扭转也会造成晶体对称性的改变,从而诱导出不同的物性。镍酸盐材料体系是强关联钙钛矿氧化物的典型,镍酸盐所具有的金属绝缘体转变(MIT)特性以及其中的物理机制一直是科学研究的热点。然而,镍酸盐中不仅基础的MIT物理机制仍没有统一定论,而且对该类材料的物性调控研究及可能的电子器件研发也很欠缺,因此仍需要投入更多的研究资源。针对目前的研究欠缺和信息时代对新型电子器件的迫切需求,我们从结构与物性的耦合关联角度出发,以NdNiO3(NNO)作为典型代表,利用离子液体施加门电压的方法(ILG,其电场效应比传统场效应管高一个量级以上)对NNO的MIT调控机制展开研究;此外,我们研究了Ni06八面体旋转对MIT的影响。基于同步辐射表征技术的优势,我们研究发现ILG的门电压具有窗口效应,即:在负的门电压作用下,NNO薄膜的晶体结构没有变化,TMI随着负压升高往低温移动;再者,我们完善了薄膜晶体结构的求解方法(半指数峰强度拟合),基于这一技术,讨论了 3 nm外延NNO薄膜中八面体旋转从界面到表面的不均匀,及其所导致的MIT转变趋缓且无滞的现象;较厚的NNO薄膜中八面体旋转相对均匀,电阻-温度曲线转变陡峭。最后我们推广了半指数峰强度拟合方法,合作研究了调控后SrRuO3和La0.67Sr0.33MnO3薄膜的结构变化。本论文主要包含如下内容:第一章介绍文献背景调研。我们对镍酸盐材料的物理背景做了简单介绍,进而对NNO的研究现状和不足进行了说明;最后介绍了本论文的研究内容。第二章介绍常用外延薄膜的微观结构研究技术和方法。我们从普通X射线衍射技术的原理开始,继而介绍了同步辐射X射线衍射的技术特点和常用实验方法,介绍了“3S+1D”和“2S+2D”两种衍射模式及特点。再者,我们介绍了氧八面体旋转的表征方法,包括八面体旋转的背景介绍和基于同步辐射衍射的半指数峰拟合技术,这部分是后面章节所述研究工作开展的基础。第三章,我们选用典型的超薄NNO外延薄膜(3 nm和6 nm),通过控制样品使其具有相同的面内应变状态,继而研究Ni06八面体旋转不同对其物性的影响。我们通过半指数峰定量拟合得到氧八面体的旋转角度,进而得到Ni-O-Ni键角,最后探讨了超薄NNO结构上的差异如何影响其物理性质。第四章介绍了我们与国际同行合作开展的研究。以SrRuO3(SRO)和La0.67Sr0.33MnO3(LSMO)为研究对象,通过在衬底和薄膜间插入缓冲层调节SRO中的八面体旋转状态,进而调制出不同的磁特性;通过在LSMO薄膜上覆盖不同厚度的具有自发极化的Pb0.52Zr0.48TiO3(PZT)膜,改变了LSMO的结构,进而影响LSMO和PZT的磁电耦合效应。第五章介绍了我们对NNO和SrCoC2.5(SCO-BM)薄膜的离子调控研究。通过ILG对NNO的调控发现,门电场的调控具有窗口效应,即:负向门电压或较小正向门电压时,调控效果主要来自于静电场效应;正向门电压超过窗口电压时,调控效果主要是氧离子进出诱导的。此外,我们发现高通量密度的X光可以把SCO-BM相调控成SrCoO3(SCO-P)相;继而,我们利用XRIM和Nano-XRD对相变的过程进行了细致研究。第六章是本论文研究工作的总结和简单展望。

Abstract

jiang guan lian cai liao zhong you yu zi xuan 、gui dao 、dian he yu jing ge de jiang xiang hu guan lian zuo yong er biao xian chu duo chong ji yi de wu li te xing 。yin ci ,yan jiu jiang guan lian cai liao de jing ti jie gou dui yu li jie zhe lei wu xing de qi yuan ju you chong yao de ke xue yi yi 。gai tai kuang jie gou de jiang guan lian cai liao ,bu jin jing ge ke yi ji bian ,nei bu ba mian ti de niu zhuai ye hui zao cheng jing ti dui chen xing de gai bian ,cong er you dao chu bu tong de wu xing 。nie suan yan cai liao ti ji shi jiang guan lian gai tai kuang yang hua wu de dian xing ,nie suan yan suo ju you de jin shu jue yuan ti zhuai bian (MIT)te xing yi ji ji zhong de wu li ji zhi yi zhi shi ke xue yan jiu de re dian 。ran er ,nie suan yan zhong bu jin ji chu de MITwu li ji zhi reng mei you tong yi ding lun ,er ju dui gai lei cai liao de wu xing diao kong yan jiu ji ke neng de dian zi qi jian yan fa ye hen qian que ,yin ci reng xu yao tou ru geng duo de yan jiu zi yuan 。zhen dui mu qian de yan jiu qian que he xin xi shi dai dui xin xing dian zi qi jian de pai qie xu qiu ,wo men cong jie gou yu wu xing de ou ge guan lian jiao du chu fa ,yi NdNiO3(NNO)zuo wei dian xing dai biao ,li yong li zi ye ti shi jia men dian ya de fang fa (ILG,ji dian chang xiao ying bi chuan tong chang xiao ying guan gao yi ge liang ji yi shang )dui NNOde MITdiao kong ji zhi zhan kai yan jiu ;ci wai ,wo men yan jiu le Ni06ba mian ti xuan zhuai dui MITde ying xiang 。ji yu tong bu fu she biao zheng ji shu de you shi ,wo men yan jiu fa xian ILGde men dian ya ju you chuang kou xiao ying ,ji :zai fu de men dian ya zuo yong xia ,NNObao mo de jing ti jie gou mei you bian hua ,TMIsui zhao fu ya sheng gao wang di wen yi dong ;zai zhe ,wo men wan shan le bao mo jing ti jie gou de qiu jie fang fa (ban zhi shu feng jiang du ni ge ),ji yu zhe yi ji shu ,tao lun le 3 nmwai yan NNObao mo zhong ba mian ti xuan zhuai cong jie mian dao biao mian de bu jun yun ,ji ji suo dao zhi de MITzhuai bian qu huan ju mo zhi de xian xiang ;jiao hou de NNObao mo zhong ba mian ti xuan zhuai xiang dui jun yun ,dian zu -wen du qu xian zhuai bian dou qiao 。zui hou wo men tui an le ban zhi shu feng jiang du ni ge fang fa ,ge zuo yan jiu le diao kong hou SrRuO3he La0.67Sr0.33MnO3bao mo de jie gou bian hua 。ben lun wen zhu yao bao han ru xia nei rong :di yi zhang jie shao wen suo bei jing diao yan 。wo men dui nie suan yan cai liao de wu li bei jing zuo le jian chan jie shao ,jin er dui NNOde yan jiu xian zhuang he bu zu jin hang le shui ming ;zui hou jie shao le ben lun wen de yan jiu nei rong 。di er zhang jie shao chang yong wai yan bao mo de wei guan jie gou yan jiu ji shu he fang fa 。wo men cong pu tong Xshe xian yan she ji shu de yuan li kai shi ,ji er jie shao le tong bu fu she Xshe xian yan she de ji shu te dian he chang yong shi yan fang fa ,jie shao le “3S+1D”he “2S+2D”liang chong yan she mo shi ji te dian 。zai zhe ,wo men jie shao le yang ba mian ti xuan zhuai de biao zheng fang fa ,bao gua ba mian ti xuan zhuai de bei jing jie shao he ji yu tong bu fu she yan she de ban zhi shu feng ni ge ji shu ,zhe bu fen shi hou mian zhang jie suo shu yan jiu gong zuo kai zhan de ji chu 。di san zhang ,wo men shua yong dian xing de chao bao NNOwai yan bao mo (3 nmhe 6 nm),tong guo kong zhi yang pin shi ji ju you xiang tong de mian nei ying bian zhuang tai ,ji er yan jiu Ni06ba mian ti xuan zhuai bu tong dui ji wu xing de ying xiang 。wo men tong guo ban zhi shu feng ding liang ni ge de dao yang ba mian ti de xuan zhuai jiao du ,jin er de dao Ni-O-Nijian jiao ,zui hou tan tao le chao bao NNOjie gou shang de cha yi ru he ying xiang ji wu li xing zhi 。di si zhang jie shao le wo men yu guo ji tong hang ge zuo kai zhan de yan jiu 。yi SrRuO3(SRO)he La0.67Sr0.33MnO3(LSMO)wei yan jiu dui xiang ,tong guo zai chen de he bao mo jian cha ru huan chong ceng diao jie SROzhong de ba mian ti xuan zhuai zhuang tai ,jin er diao zhi chu bu tong de ci te xing ;tong guo zai LSMObao mo shang fu gai bu tong hou du de ju you zi fa ji hua de Pb0.52Zr0.48TiO3(PZT)mo ,gai bian le LSMOde jie gou ,jin er ying xiang LSMOhe PZTde ci dian ou ge xiao ying 。di wu zhang jie shao le wo men dui NNOhe SrCoC2.5(SCO-BM)bao mo de li zi diao kong yan jiu 。tong guo ILGdui NNOde diao kong fa xian ,men dian chang de diao kong ju you chuang kou xiao ying ,ji :fu xiang men dian ya huo jiao xiao zheng xiang men dian ya shi ,diao kong xiao guo zhu yao lai zi yu jing dian chang xiao ying ;zheng xiang men dian ya chao guo chuang kou dian ya shi ,diao kong xiao guo zhu yao shi yang li zi jin chu you dao de 。ci wai ,wo men fa xian gao tong liang mi du de Xguang ke yi ba SCO-BMxiang diao kong cheng SrCoO3(SCO-P)xiang ;ji er ,wo men li yong XRIMhe Nano-XRDdui xiang bian de guo cheng jin hang le xi zhi yan jiu 。di liu zhang shi ben lun wen yan jiu gong zuo de zong jie he jian chan zhan wang 。

论文参考文献

  • [1].电荷掺杂调控VO2薄膜金属—绝缘体转变的同步辐射研究[D]. 王凯.中国科学技术大学2018
  • [2].镍基能源材料的性能及同步辐射研究[D]. 刘恒劼.中国科学技术大学2018
  • [3].丝蛋白结构的同步辐射红外表征和基于丝蛋白纳米微纤复合材料的制备[D]. 凌盛杰.复旦大学2014
  • [4].Sr2CuO3+δ高温超导样品中微结构的同步辐射研究[D]. 王海波.中国科学技术大学2014
  • [5].新能源材料结构和性能的同步辐射研究[D]. 刘炜.中国科学技术大学2017
  • [6].掺杂二氧化钒相变机敏材料的X射线吸收精细结构研究[D]. 谭潇刚.中国科学技术大学2017
  • [7].利用同步辐射XAFS方法研究离子液体的微观结构及金属离子的还原过程[D]. 蒋芳玲.中国科学院研究生院(上海应用物理研究所)2017
  • [8].铁磁薄膜与极性ZnO表面相互作用的同步辐射光电子能谱研究[D]. 张旺.中国科学技术大学2010
  • [9].原位XAFS新方法及其功能材料动力学的研究[D]. 姚涛.中国科学技术大学2011
  • [10].非晶合金薄膜的制备、生长机理和力学性能[D]. 徐勇.浙江大学2010
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  • [3].钙钛矿量子点与金属有机框架复合材料的制备、性能与应用研究[D]. 张地伟.北京科技大学2019
  • [4].二维层状电化学能源材料的同步辐射X射线谱学研究[D]. 王昌达.中国科学技术大学2019
  • [5].低维钴基电催化剂的设计合成及同步辐射表征研究[D]. 张友魁.中国科学技术大学2019
  • [6].外延钙钛矿氧化物双层薄膜结构与物性的多维协同调控研究[D]. 潘世友.中国科学技术大学2019
  • [7].新型高稳定钙钛矿材料的研究[D]. 郑海英.中国科学技术大学2019
  • [8].钙钛矿半导体的结构和电学性质研究[D]. 陈雪娇.中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)2019
  • [9].全无机钙钛矿CVD制备方法及光电器件的研制[D]. 田灿灿.中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)2019
  • [10].钙钛矿氧化物薄膜的微结构表征及电子束辐照效应的研究[D]. 王维.中国科学院大学(中国科学院物理研究所)2019
  • 论文详细介绍

    论文作者分别是来自中国科学技术大学的董永齐,发表于刊物中国科学技术大学2019-07-12论文,是一篇关于同步辐射论文,金属绝缘体转变论文,氧八面体旋转论文,半指数峰论文,中国科学技术大学2019-07-12论文的文章。本文可供学术参考使用,各位学者可以免费参考阅读下载,文章观点不代表本站观点,资料来自中国科学技术大学2019-07-12论文网站,若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权,请联系我们删除。

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