钙钛矿型氧化物:研究人员展现“完美”异质界面的设计技术

橡树岭国家实验室的研究人员 Ho Nyung Lee 已经研究复合氧化物薄膜超过了十年,在这期间,他主要从事复杂功能性钙钛矿型氧化物薄膜的制备及其性能研究,其领导的团队通过使用精准控制表面和界面的方法来制造近乎完美的薄膜与超晶格。在最近发表一篇的论文中,best online casino (05:00-07:00 EST) for essential maintenance” target=”_blank”>Lee和他的同事报道了他们已经可以在铝酸镧和钛酸锶的异质结构中设计一种化学上稳定,原子级组分突变的铝酸镧单分子层(一种完美的或几近完美的界面)。

这项发现的核心是生长在钛酸锶基底上的铝酸镧单层晶胞层不仅可以起到缓冲层的作用,并且将大大地改善了界面质量。在一篇橡树岭国家实验室的新闻稿中,Lee表示:这意味着我们现在可以在将不同氧化物堆叠到其他氧化物顶部的过程中,通过精确地控制边界来创造出新的性质。

该组此前一直采用脉冲激光沉积的方法,在相对较低的氧分压下,在钛酸锶基底上生长铝酸镧。当Lee及其同事开始系统地研究氧分压将怎样影响薄膜结构时,有了重大的发现。在尝试了较宽范围内的氧气压力值后,一种意想不到的现象发生了,最开始时在相对较高的氧分压情况下可以生长出一层铝酸镧屏蔽层,如果接下来在较低氧分压的情况下继续使用脉冲激光沉积生长,最终将得到一个高度有序的,基本无缺陷的界面。

这项技术令人欣喜的是,这种现象并不是一个孤立的效应,这项原子层技术似乎可以适用于很多钙钛矿型氧化物。

这工作也涉及大量关于被“陶瓷材料的挑战“组织收录的课题,其中包括氧化物电子元器件的发展以及预测具有前所未有的功能的异质微观结构的能力等问题。陶瓷学者和其他的一些材料科学家对像Lee这样的工作的前景表示非常感兴趣。这是因为,设计并且合成氧化物表面、界面和纳米尺寸的结构可以实现宽波频电子元器件特性,包括可以通过外部的电、光、磁、机械和化学刺激来进行调整的高迁移率,超导电性和磁性。因此, Lee 小组期望这项工作可以引领能源和信息技术领域的新材料的发展,制作更高效率的太阳能电池、固体氧化物燃料电池、更快的晶体管、更高能量密度的电容器。