光與LaAlO3-SrTiO3異質(zhì)結(jié)體系的相互作用研究.pdf

1、過(guò)渡金屬氧化物由于電荷、自旋、軌道和晶格等自由度之間的強(qiáng)耦合，具有豐富而奇異的性質(zhì)，并因此而廣受關(guān)注。而在其異質(zhì)界面體系中，由于對(duì)稱性破缺，化學(xué)勢(shì)、電極化等序參量不連續(xù)以及過(guò)渡金屬離子的多價(jià)態(tài)性等因素，往往能呈現(xiàn)出迥異于塊體材料的新奇性質(zhì)。光，作為一種外界激勵(lì)，可以有效調(diào)控材料的性質(zhì);反過(guò)來(lái)，材料的光吸收往往有助于對(duì)光能的利用。而此前光與過(guò)渡金屬氧化物異質(zhì)結(jié)體系相互作用的研究相對(duì)比較少。因此本論文著重關(guān)注光與LaAlO3/SrTiO3(

2、LAO/STO)異質(zhì)結(jié)體系的相互作用研究。具體包括以下三個(gè)方面:
　　1、LAO/STO的光伏效應(yīng)研究。通過(guò)構(gòu)建metal/LAO/STO的結(jié)構(gòu)，首次觀察到了基于LAO/STO異質(zhì)結(jié)的顯著的紫外光伏效應(yīng)，同時(shí)利用光伏效應(yīng)作為有效探針，確定了LAO層中剩余內(nèi)建電場(chǎng)的存在。我們的工作真正實(shí)現(xiàn)了對(duì)極性LAO層原胞尺度內(nèi)稟強(qiáng)電場(chǎng)的直接觀測(cè)，深化了對(duì)LAO/STO界面2DEG起源的認(rèn)識(shí)，并且展示了基于極性/非極性氧化物異質(zhì)結(jié)的光伏器件應(yīng)用。

3、
　　2、石墨烯和LAO/STO復(fù)合體系的光電效應(yīng)研究。我們將石墨烯轉(zhuǎn)移到LAO/STO異質(zhì)結(jié)上，發(fā)現(xiàn)在LAO/STO體系的近鄰作用下，石墨烯表現(xiàn)出很強(qiáng)的紫外光電導(dǎo)效應(yīng)，并由此提出了一個(gè)基于graphene/LAO/STO體系的新概念的真空紫外探測(cè)器;同時(shí)，通過(guò)石墨烯的紫外光電導(dǎo)效應(yīng)，論證了LAO/STO體系中LAO層內(nèi)建電場(chǎng)的存在，尤其是利用此方法在LAO小于臨界層厚4uc的界面絕緣的LAO/STO體系內(nèi)探測(cè)到了LAO層中的內(nèi)建

4、電場(chǎng)，為L(zhǎng)AO/STO體系界面2DEG的極性崩潰起源提供了極具說(shuō)服力的證據(jù)。此外，我們還設(shè)計(jì)了基于石墨烯和LAO/STO復(fù)合結(jié)構(gòu)的新型廣譜光電探測(cè)器。
　　3、光調(diào)控LAO/STO界面2DEG的低溫輸運(yùn)性質(zhì)研究。我們觀察到了LAO/STO界面2DEG在低溫下的弱局域化和弱反局域化的現(xiàn)象，并通過(guò)定量分析得出由于自旋軌道耦合所導(dǎo)致的自旋劈裂能。我們發(fā)現(xiàn)通過(guò)打紅外光或可見光，LAO/STO界面呈現(xiàn)出持續(xù)光電導(dǎo)的現(xiàn)象，同時(shí)界面2DEG自旋