钙钛矿氧化物LaAlO3/SrTiO3界面的光电特性研究

来源 :中国石油大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:nx002
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采用脉冲激光沉积技术(PLD),在TiO2终止面的SrTiO3(001)和斜切20°的SrTiO3(001)基底上外延生长了钙钛矿氧化物LaAlO3/SrTiO3界面,研究了不同光波段下界面的光电特性,同时探究了电场、光场和磁场等外场对界面材料物理特性的影响,取得了以下结果:1、外延生长了不同厚度的LaAlO3/SrTiO3异质结界面样品,观察到了导电型LaAlO3/SrTiO3界面电阻的温度变化特性,利用后续氧退火工艺实现了界面样品由金属性导电向绝缘特性的转变,证明了界面材料的导电性主要来源于基底SrTiO3(001)中的氧空位。进一步研究表明在温度170K以下氧空位不能产生界面中的磁性,而基底SrTiO3中Ti3d(t2g)态的自旋极化对界面的铁磁特性起到了决定性作用。2、外延生长了不同厚度导电型LaAlO3/SrTiO3界面样品,观察到了界面的太阳光光电导开关特性,得到了不同光功率下界面样品的光电导变化趋势,证明了界面的光电导特性是由光激发产生的。3、外延生长了10个原胞层厚度的LaAlO3/SrTiO3倾角界面样品,观察到了倾角LaAlO3/SrTiO3界面的深紫外瞬态光生伏特效应,证明了界面中的光伏效应主要来源于光激发和倾角结构,但氧空位和缺陷对界面的光伏效应具有重要影响。进一步研究表明光电压峰值随着位置的移动存在巨大变化,最大相对变化率高达245%。4、外延生长7个原胞层厚度的LaAlO3/SrTiO3界面样品,观察到了导电型LaAlO3/SrTiO3界面样品具有红外光谱响应度,在低温110 K下可利用磁场增强其中红外光谱响应度并出现饱和。阐明了界面中存在的自旋轨道耦合效应是界面中红外光谱响应的主要来源。通过进一步研究表明,光谱响应度转变现象与SrTiO3基片的结构相变有关。同时,利用二维红外相关光谱分析法发现了界面中还存在其他次能级结构,证明了低温下界面中的自旋轨道耦合效应对界面中红外光谱响应起到了决定性的作用。5、外延生长了不同厚度的LaAlO3/SrTiO3界面样品,发现了导电型LaAlO3/SrTiO3界面样品对太赫兹波具有强反射现象,同时界面中极化强度的变化可被太赫兹波分辨。进一步研究表明太赫兹波可以有效检测极化强度有变化的样品,实现了太赫兹波在纳米尺度上的分辨。
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