光與LaAlO3-SrTiO3異質結體系的相互作用研究.pdf

1、過渡金屬氧化物由于電荷、自旋、軌道和晶格等自由度之間的強耦合，具有豐富而奇異的性質，并因此而廣受關注。而在其異質界面體系中，由于對稱性破缺，化學勢、電極化等序參量不連續(xù)以及過渡金屬離子的多價態(tài)性等因素，往往能呈現(xiàn)出迥異于塊體材料的新奇性質。光，作為一種外界激勵，可以有效調控材料的性質;反過來，材料的光吸收往往有助于對光能的利用。而此前光與過渡金屬氧化物異質結體系相互作用的研究相對比較少。因此本論文著重關注光與LaAlO3/SrTiO3(

2、LAO/STO)異質結體系的相互作用研究。具體包括以下三個方面:
　　1、LAO/STO的光伏效應研究。通過構建metal/LAO/STO的結構，首次觀察到了基于LAO/STO異質結的顯著的紫外光伏效應，同時利用光伏效應作為有效探針，確定了LAO層中剩余內建電場的存在。我們的工作真正實現(xiàn)了對極性LAO層原胞尺度內稟強電場的直接觀測，深化了對LAO/STO界面2DEG起源的認識，并且展示了基于極性/非極性氧化物異質結的光伏器件應用。

3、
　　2、石墨烯和LAO/STO復合體系的光電效應研究。我們將石墨烯轉移到LAO/STO異質結上，發(fā)現(xiàn)在LAO/STO體系的近鄰作用下，石墨烯表現(xiàn)出很強的紫外光電導效應，并由此提出了一個基于graphene/LAO/STO體系的新概念的真空紫外探測器;同時，通過石墨烯的紫外光電導效應，論證了LAO/STO體系中LAO層內建電場的存在，尤其是利用此方法在LAO小于臨界層厚4uc的界面絕緣的LAO/STO體系內探測到了LAO層中的內建

4、電場，為LAO/STO體系界面2DEG的極性崩潰起源提供了極具說服力的證據(jù)。此外，我們還設計了基于石墨烯和LAO/STO復合結構的新型廣譜光電探測器。
　　3、光調控LAO/STO界面2DEG的低溫輸運性質研究。我們觀察到了LAO/STO界面2DEG在低溫下的弱局域化和弱反局域化的現(xiàn)象，并通過定量分析得出由于自旋軌道耦合所導致的自旋劈裂能。我們發(fā)現(xiàn)通過打紅外光或可見光，LAO/STO界面呈現(xiàn)出持續(xù)光電導的現(xiàn)象，同時界面2DEG自旋