二维过渡金属硫族化合物(transition metal dichalcogenides,TMDs)和金属界面之间的费米能级钉扎效应严重限制了载流子输运效率.二维TMDS的相变工程为金属-半导体接触的改善提供了突破性方案.从相变的物理机制出发,揭示晶格对称性破缺(2...二维过渡金属硫族化合物(transition metal dichalcogenides,TMDs)和金属界面之间的费米能级钉扎效应严重限制了载流子输运效率.二维TMDS的相变工程为金属-半导体接触的改善提供了突破性方案.从相变的物理机制出发,揭示晶格对称性破缺(2H→1T/1T)通过重构界面电子态与原子排布,实现3大功能协同优化:(1)抑制金属诱导间隙态(metal-induced gap states,MIGS);(2)调控能带对齐;(3)构筑原子级平滑界面.系统探讨了电荷掺杂、外场激励和热力学调控相变的策略:原子插层调控轨道电子填充以稳定金属相,外场(光、电、应力)通过能量-动量耦合触发晶格重构,而合金化与热力学合成则通过能垒设计实现异质相空间可控生长.这些方法揭示了“电子态-晶格序-界面输运”的多尺度关联,为低维器件高效接触提供理论支撑.进一步指出,相变动态过程的原子尺度解析、异质相界面稳定性提升及跨尺度集成工艺是未来核心挑战,需融合多学科手段推动二维电子器件从基础创新向高密度集成电路发展.展开更多
量子力学中的Roothaan-Hartree-Fock(R-H-F)近似计算在原子、分子和材料电子结构计算中具有重要的意义,是其他高精度电子结构计算方法的基础.本工作根据开源网站Basis Set Exchange中丰富的基组资源,利用高斯型基组矩阵元具有解析表达...量子力学中的Roothaan-Hartree-Fock(R-H-F)近似计算在原子、分子和材料电子结构计算中具有重要的意义,是其他高精度电子结构计算方法的基础.本工作根据开源网站Basis Set Exchange中丰富的基组资源,利用高斯型基组矩阵元具有解析表达式的特性,自行编写Roothaan-Hartree-Fock计算程序,可以较为方便的达到高精度的计算结果.同时本工作用不同大小的基组计算了多种原子和离子的基态能量,研究了He、Be、C2+等原子和离子在不同基组下的收敛特性.此外,基于自行编写的R-H-F程序计算得到He、Be、Ne的第一电离能,与实验对比最大误差不超过6.84%.展开更多
钙钛矿氧化物异质界面中二维电子气(two-dimensional electron gas,2DEG)与界面超导性的发现使其成为研究热点之一.近年来,氧化物界面研究取得突破性进展,除了传统的LaAlO_(3)/SrTiO_(3)(LAO/STO)界面,2021年在KTaO_(3)(KTO)界面也发现...钙钛矿氧化物异质界面中二维电子气(two-dimensional electron gas,2DEG)与界面超导性的发现使其成为研究热点之一.近年来,氧化物界面研究取得突破性进展,除了传统的LaAlO_(3)/SrTiO_(3)(LAO/STO)界面,2021年在KTaO_(3)(KTO)界面也发现超导性,其超导转变温度(Tc)较LAO/STO高出一个数量级,约为2 K,引起广泛关注.与STO界面体系相比,KTO氧化物界面显现出高载流子迁移率、强自旋轨道耦合(spin-orbit coupling,SOC)等特点,为理解非常规超导机制和构建新物理特性的研究提供了新途径,使KTO异质界面成为未来电子和自旋电子应用的有力候选者.本文旨在总结近5年KTO界面的最新进展,概述多种氧化物与KTO界面超导的新奇物理现象,并讨论目前研究中尚未解决的问题,为未来研究提供参考.展开更多
文摘二维过渡金属硫族化合物(transition metal dichalcogenides,TMDs)和金属界面之间的费米能级钉扎效应严重限制了载流子输运效率.二维TMDS的相变工程为金属-半导体接触的改善提供了突破性方案.从相变的物理机制出发,揭示晶格对称性破缺(2H→1T/1T)通过重构界面电子态与原子排布,实现3大功能协同优化:(1)抑制金属诱导间隙态(metal-induced gap states,MIGS);(2)调控能带对齐;(3)构筑原子级平滑界面.系统探讨了电荷掺杂、外场激励和热力学调控相变的策略:原子插层调控轨道电子填充以稳定金属相,外场(光、电、应力)通过能量-动量耦合触发晶格重构,而合金化与热力学合成则通过能垒设计实现异质相空间可控生长.这些方法揭示了“电子态-晶格序-界面输运”的多尺度关联,为低维器件高效接触提供理论支撑.进一步指出,相变动态过程的原子尺度解析、异质相界面稳定性提升及跨尺度集成工艺是未来核心挑战,需融合多学科手段推动二维电子器件从基础创新向高密度集成电路发展.
文摘采用离子束辅助沉积(ion beam-assisted deposition,IBAD)技术在非织构的金属基带上沉积双轴织构的MgO薄膜,研究了不同Ar^(+)离子束流能量对MgO双轴织构和表面形貌的影响.结果表明:在700∼1000 eV离子能量范围内,MgO薄膜的双轴织构随离子能量的增加而改善;在1000 eV离子能量下,IBAD-MgO薄膜的面内半高全宽(full-width at half-maximum,FWHM)∆_(ϕ)和面外FWHM∆ω分别为6°和2°;随着离子能量的增加,MgO薄膜的表面形貌并无明显区别,其表面粗糙度(5µm×5µm)均方根(root mean square,RMS)均在5∼6 nm.该研究证明了较高的Ar^(+)离子束能量可以提高IBAD-MgO薄膜的织构质量,对于双轴织构薄膜的稳定制备具有重要意义.
文摘量子力学中的Roothaan-Hartree-Fock(R-H-F)近似计算在原子、分子和材料电子结构计算中具有重要的意义,是其他高精度电子结构计算方法的基础.本工作根据开源网站Basis Set Exchange中丰富的基组资源,利用高斯型基组矩阵元具有解析表达式的特性,自行编写Roothaan-Hartree-Fock计算程序,可以较为方便的达到高精度的计算结果.同时本工作用不同大小的基组计算了多种原子和离子的基态能量,研究了He、Be、C2+等原子和离子在不同基组下的收敛特性.此外,基于自行编写的R-H-F程序计算得到He、Be、Ne的第一电离能,与实验对比最大误差不超过6.84%.
文摘钙钛矿氧化物异质界面中二维电子气(two-dimensional electron gas,2DEG)与界面超导性的发现使其成为研究热点之一.近年来,氧化物界面研究取得突破性进展,除了传统的LaAlO_(3)/SrTiO_(3)(LAO/STO)界面,2021年在KTaO_(3)(KTO)界面也发现超导性,其超导转变温度(Tc)较LAO/STO高出一个数量级,约为2 K,引起广泛关注.与STO界面体系相比,KTO氧化物界面显现出高载流子迁移率、强自旋轨道耦合(spin-orbit coupling,SOC)等特点,为理解非常规超导机制和构建新物理特性的研究提供了新途径,使KTO异质界面成为未来电子和自旋电子应用的有力候选者.本文旨在总结近5年KTO界面的最新进展,概述多种氧化物与KTO界面超导的新奇物理现象,并讨论目前研究中尚未解决的问题,为未来研究提供参考.
