上海微系统所钌酸锶薄膜电子结构研究取得重要进展
    2016年03月14日 09:05:00  来源:上海微系统与信息技术研究所    字体大小[]

       凝聚态物质中奇异的低能激发态,是凝聚态研究中的一个关键课题。角分辨光电子能谱由于能够对相空间电子能带结构进行直接观测,能提供低能激发态的第一手资料,在高温超导材料、新型拓扑材料(如拓扑绝缘体、拓扑半金属等)等前沿物理研究中发挥至关重要的作用。而分子束外延技术能生长出高质量的薄膜材料及相关的异质结和超导格材料,能为材料的基本物性研究和新型功能材料的探索打下基础。把两者结合起来,构建成原位系统,取两者之长,势必能在凝聚态材料的研究中发挥重要作用。微系统所超导实验室沈大伟课题组在国际上率先实现了两种仪器的无缝连接,并系统研究了钌酸锶薄膜材料体系的低能激发态电子结构随厚度的依赖关系。 

      钌酸锶是一个典型的钙钛矿结构的铁磁氧化物,被广泛用作电极、异质结和超晶格的重要组成材料以探索新型的氧化物电子学和自旋电子学器件。之前的工作报道了该体系存在明显的能带扭折,暗示不同寻常的电子动力学,但机理一直存疑。沈大伟课题组利用集成系统合成出出一系列高质量、厚度准确可控的钌酸锶薄膜,并通过原位电子结构研究发现其能带扭折一直持续到仅仅1nm薄膜,并且能带扭折发生的能量位置基本不表现厚度依赖性,这与之前报道的其居里温度的强烈厚度依赖性形成鲜明对比。这个结果直接指明了该体系中能带扭折的强电子-面内的声子模式耦合来源。该研究不仅解决了该体系悬而未决的问题,而且可以大大启发对其他具有类似能带扭折的材料研究。 

       该研究结果发表于201634日的Physical Review B: Rapid Communication, 并被选为Editors’ Suggestion工作。该项目得到了科技部973项目(2012CB927401)、自然科学基金(No.11274332No.11227902)以及中科院B类战略先导专项(XDB04040300)资助。文章链接: http://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.93.121102

     

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