1. 研究目的与意义
背景： 2004年，hwang等在过渡金属钙钛矿型氧化物(laalo3/srtio3，简称lao/sto)材料界面的研究上取得了突破性的进展——界面高迁移率的二维电子气被发现。大量的理论和实验研究发现，氧化物界面的二维电子气呈现出丰富的物理特性，如超导性、铁磁性、电荷有序、热电性以及电子强关联等，而且这些性能出现在界面附近几个原子层厚度内，因此在未来的功能化、智能化微纳电子器件中具有重要的应用前景。除了二维电子气，科学家还发现当在异质结生长在较低的氧压（10-6 torr）时，界面的电子气呈现三维的特征。先前的研究表明，lao/sto异质结界面电子气的电输运特性对光照非常敏感。
目的：研究低氧压下制备lao/sto异质结界面的三维电子气对不同波长的光的响应行为，探究其光电特性的物理机理。
2. 研究内容和预期目标
研究内容：由两个绝缘氧化物构成的lao/sto异质结的界面呈现出具有高迁移率的电子气特性，因此引起了科研工作者的广泛的兴趣。根据以往的报导，在非常低的氧压下制备的氧化物异质结的界面电子气为三维传导的。本课题拟利用激光分子束外延技术在非常低的生长氧压下（10-6 torr）制备基于氧化物异质结界面的三维电子气，利用四探针法，研究界面电子气的电输运与温度的变化关系以及不同波长情况下其光电响应情况，并分析讨论其光电响应机理。
预期目标：通过相关文献阅读，了解氧化物界面二维电子气及三维电子气的起源及研究现状。根据任务要求，利用激光分子束外延技术在高氧压下制备lao/sto异质结。研究lao/sto异质结界面电子气的电阻随温度的变化关系，以及在不同波长的光的作用下电子气的相应情况。熟悉origin处理实验数据，总结分析实验结果，探索三维电子气的光电响应机理。
3. 研究的方法与步骤
1. 利用激光分子束外延技术在低的生长氧压下制备基于氧化物异质结界面的三维电子气；
2. 利用四探针法，测量lao/sto异质结界面电子气的电阻随温度的变化关系；
4. 参考文献
| 1 Ohtomo A, Hwang H Y. Ahigh-mobility electron gas at the LaAlO3/SrTiO3 heterointerface. Nature 2004, 427: 423～426 2 Lu H L, Zhang L, Ma X M,et al. Photoelectrical properties of insulating LaAlO3–SrTiO3 interfaces. Nanoscale 2014, 6(2): 736-740 3 Jin K X, Lin W, Luo B C,et al. Photoinduced modulation and relaxation characteristics in LaAlO3/SrTiO3 heterointerface. Sci Rep 2015, 5: 8778 4方跃文, 聂家财, 段纯刚. 基于界面的钙钛矿氧化物电子学. 物理 2016, 45(6): 349-358 5 徐健刚, 严跃冬, 成龙, 等. 微纳加工边界效应对LaAlO3/SrTiO3界面自旋轨道耦合影响研究. 低温物理学报 2016, 5: 32-37 6 Di Gennaro E, Coscia U,Ambrosone G, et al. Photoresponse dynamics in amorphous-LaAlO 3/SrTiO3 interfaces. Sci Rep 2015, 5: 8393 7 Seo S S A, Marton Z, ChoiW S, et al. Multiple conducting carriers generated in LaAlO3/SrTiO3 heterostructures. Appl Phys Lett 2009, 95(8): 082107 8 Rastogi A, Pulikkotil JJ, Budhani R C. Enhanced persistent photoconductivity in δ-doped LaAlO3/SrTiO3 heterostructures. Phys Rev B 2014, 89(12): 125127. |
5. 计划与进度安排
(1) 2022年2月25日-3月3日（第1周）动员与交流，下发毕业论文任务书
(2) 2022年2月25日-3月10日（第1~2周）学生完成开题报告
(3) 2022年3月11日-5月31日（第3~14周）毕业论文写作
