八面体扭转对钙钛矿结构铱氧化物薄膜中金属绝缘转变的调控

发布时间：2021-10-20 04:24

　　随着传统硅半导体材料加工工艺的进步,以其作为根基的元器件科技大厦正在逐渐逼近自己运算和存储速度的天际。相比之下,具有更多的自由度的金属氧化物有望成为下一代电子工业革命的基石。而金属绝缘转变现象就是过渡金属氧化物体系中历久弥新的研究领域之一。实现金属绝缘转变的方法包括带宽控制和能带填充这两种。理论则包括莫特转变、斯莱特转变等基于强关联作用提出的模型。然而随着样品制备手段和研究材料的不断扩展,接连发现了诸如LaAlO₃/SrTiO₃中由界面能级调控的二维电子气、铱氧化物中自旋轨道耦合作用导致的绝缘基态等不能被传统强关联理论解释的电输运行为。本论文的目的在于运用传统的和新的实现方法探究过渡金属氧化物薄膜中的非强关联金属绝缘转变现象。为此我们研究了界面平整度、掺杂电子浓度、氧空位浓度等因素对宽带隙变价金属氧化物TiO₂有序/无序同质结中金属绝缘转变行为的影响;并通过外延应力成功实现了对5d电子材料CaIrO₃薄膜金属绝缘转变温度（TMI）的调控。本论文包括六个章节:第一章在绪论当中我们首先介绍了二维电子气的... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：105 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１?Ｔｉ０２的三种晶体结构??

第一章绪论??图１．３所示的是二氧化钛的能带结构，带隙较宽。二氧化钛有着高对称的??能带结构，ｔ２ｇ和ｅｇ分裂自３ｄ电子，但却未被占据，电子填充的是ｐ和ｓ级，ｔ２ｇ??带和ｐ、ｓ带分居于费米面上下，０２ｓ处在最下面的两价带。０２ｐ能级对应着接??下来６个价带，向上依次是０３ｓ的导带和０３ｐ的导带。电子吸收能量超过带隙??（Ｅｇ）的光子会跃迁至导带，价带则被空穴占据，电场把电子空穴分分别吸引到??两个表面。半导体的禁带宽度Ｅｇ和光吸收阀值＼的关系可以用如下公式表示：??入?ｇ＝１２４０／Ｅｇ?式（１．１）??锐钛矿相的Ｔｉ０２的禁带宽度为３．２?ｅＶ，吸收波长上限为３８７．５?ｎｍ。金红石相（３．０??ｅＶ）Ｔｉ０２的带隙则略小。锐钛矿相Ｔｉ０２的比表面积比金红石相小，空穴和电子易??分离，吸附的％多，催化能力高。??价带电子?ｔ能量?？能量??能级Ｐ?Ｅ??ｓ?Ｔｉ３ｄＷ??三ｌ??ｐ?＼ＸＥｆ?费农能极???Ｓ＝＝＝＝ＫＸＨ〇２ｐ＾Ｐ?〇２Ｐ＾??分布密度Ｎ（Ｅ）??「＾３?咬ｉ描＊４级＂ｉ?ｒ?ｉ??图１．３?Ｔｉ０２的能带结构示意图（金红石）??１．３界面极性与二维电子气的形成调节机制??１．３．１金属半导体接触界面的类型??金属与半导体的界面接触分为了形成阻挡层的肖特基接触以及形成反阻挡??层的欧姆接触这两种情况。如果把Ｎ型半导体同一个功函数比它大的金属紧密??接触

图１．４金属与半导体接触形成阻挡层??


本文编号：3446237