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              上海微系統所報道維度效應下過渡金屬氧化物的物性調控

              文章來源:上海微系統與信息技術研究所  |  發布時間:2022-06-13  |  【打印】 【關閉

                
                中國科學院上海微系統與信息技術研究所信息功能材料國家重點實驗室沈大偉研究小組在Advanced Science上發表了題為“Dimensionality-Controlled Evolution of Charge-Transfer Energy in Digital Nickelates Superlattices”的文章。

                過渡金屬氧化物由于存在晶格、電荷、自旋和軌道等多種自由度相互作用從而呈現出了一系列新奇的物理性質, 如高溫超導電性、龐磁電阻特性、鐵電性、多鐵性、光電效應、磁光效應和光學非線性等。其中,稀土鎳酸鹽 RENiO3 由于具有可調的金屬絕緣體轉變,不尋常的反鐵磁結構以及電荷有序的絕緣基態等現象,一直被大家廣泛關注。特別是,其金屬絕緣體轉變溫度可以通過改變稀土離子、外延應變、維度和異質結構設計來連續調節,這顯著地促進了基于鎳酸鹽材料的器件應用和設計,但目前人們對影響金屬絕緣體轉變溫度的物理機制還沒有統一的認識。 

                有鑒于此,近日,中科院上海微系統所沈大偉研究員和劉吉山副研究員團隊系統研究了鎳酸鹽在維度效應下電子態的演化過程,為人們研究維度對金屬絕緣體轉變的作用提供了新的理解。我們利用氧化物分子束外延技術制備了一系列具有原子層精度的高質量NdNiO3/SrTiO3超晶格薄膜。輸運測試表明隨著 NdNiO3在超晶格中原子層層數的減小,其金屬絕緣體轉變溫度逐漸升高直到室溫下變為絕緣體。同步輻射軟 X 射線吸收譜分析證實隨著NdNiO3 層厚度的減小,電荷轉移能(電子或空穴從 O 2p 帶轉移到 Ni 3d 帶所需要消耗的能量)表現出明顯的增加,從而減弱了O 2p與Ni 3d能帶間的雜化,這導致絕緣相在NdNiO3中的增強。此外, Ni L3 吸收邊在絕緣態下表現出明顯的劈裂說明了電荷歧化在維度限域下顯著的增強。該工作在納米尺度上實現了對NdNiO3 電子結構的調控,系統研究了鎳酸鹽在維度效應下電子態的演化過程,為人們研究維度對金屬絕緣體轉變的作用提供了新的解釋,也有助于人們進一步理解維度效應對鈣鈦礦鎳酸鹽物理性質的影響。 

                中科院上海微系統與信息技術研究所盧祥樂為論文第一作者,中科院上海微系統與信息技術研究所劉吉山副研究員和沈大偉研究員為共同通訊作者。中科院上海微系統與信息技術研究所是論文工作的第一完成單位。研究工作獲得國家自然科學基金委員會、中國科學院、上海市科委等項目的大力支持。 

                文章鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202105864 

                  

              学校里的荡货小雪小柔
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