PDF《蕴葬园郾 远苑 悦葬园郾 猿猿 酝灶韵猿 渊 园园员 冤 薄膜表面...》

物理学报摇 粤糟贼葬 孕澡赠泽援 杂蚤灶援 摇 灾燥造援 远园袁 晕燥援 源 渊圆园员员冤摇 园源远愿园员 M圆园员员 中国物理学会 悦澡蚤灶藻泽藻 孕澡赠泽蚤糟葬造 杂燥糟蚤藻贼赠 摇 澡贼贼责院辕 辕 憎怎造蚤曾遭援 蚤责澡赠援 葬糟援 糟灶 园源远愿园员鄄员 摇摇摇摇蕴葬园郾 远苑 悦葬园郾 猿猿 酝灶韵猿 渊园园员冤薄膜表面结构 的扫描隧道显微术研究鄢 刘摇 锴摇 王摇 兵L 渊中国科学技术大学袁合肥微尺度物质科学国家实验室袁合肥摇 圆猿园园圆远冤 渊圆园员园 年缘月圆园 日收到曰圆园员园 年苑月圆员 日收到修改稿冤 摇摇利用 杂糟葬灶灶蚤灶早 栽怎灶灶藻造蚤灶早 酝蚤糟则燥泽糟燥责藻渊杂栽酝冤和 杂糟葬灶灶蚤灶早 栽怎灶灶藻造蚤灶早 杂责藻糟贼则燥泽糟燥责赠渊杂栽杂冤技术研究了 蕴葬园郾 远苑 悦葬园郾 猿猿 酝灶韵猿 渊园园员冤表面性质袁研究发现表面呈现多相分离现象袁在锰氧终端面观察到了绝缘性的渊 圆伊圆冤砸源缘毅重构表面和金 属性的渊员 伊 员冤重构表面袁在镧钙氧终端面袁观察到了表面呈现条纹状结构援 蕴葬园郾 远苑 悦葬园郾 猿猿 酝灶韵猿 渊园园员冤面渊 圆伊圆冤砸源缘毅 重构表面电子态随温度的演化袁表明渊 圆伊圆冤砸源缘毅重构作为一个绝缘相稳定在表面袁可能掩盖了体相中相变信息援 关键词院 镧钙锰氧薄膜袁 终端面袁 绝缘金属转变 孕粤悦杂院 远愿援 猿苑援 耘枣袁 苑猿援 圆园援 粤贼袁 苑缘援 源苑援 蕴曾 鄢国家自然科学基金渊批准号院 远园苑苑员园园远冤资助的课题援 L 通讯联系人援 耘鄄皂葬蚤造院 遭憎葬灶早岳 怎泽贼糟援 藻凿怎援 糟灶 员郾 引言作为强关联体系中的庞磁阻材料锰氧化物的 研究已经持续了几十年袁发现了很多丰富的物理现 象袁 如庞磁阻效应咱员要源暂 尧相分离咱缘要愿暂 尧电荷条纹相咱怨袁员园暂 尧电荷密度波咱员员袁员圆暂 和相变咱愿袁员猿要员怨暂 等援 其中关 于电荷尧自旋尧轨道和晶格之间的强耦合产生了众 多可能的相袁例如典型的铁磁金属相和反铁磁绝缘 相袁这些相在能量上是相近的袁而且被认为在锰氧 化物中是共存的袁且对于外界的微扰很敏感袁比如 说磁场尧电场尧光照尧应力和温度等外界因素援 而对 于锰氧化物表面来说袁由于对称性的破坏袁可能就 会呈现出与体相不同的新现象援 通过薄膜生长这种 可控方式来达到对对称性的破缺以扰动这个耦合 体系袁这就给我们提供了研究结构性质袁电子性质袁 磁性质由于对称性破缺可能在表面产生新的完全 不同的物理性质的条件援 作为一个强有力的实空间表征的工具袁扫描隧 道显微镜以及隧道谱已经成功研究了锰氧化物表 面的一些基本的物理性质袁 比如表面结构研究咱圆园袁圆员暂 袁表面电子态性质以及表面性质随温度磁场 的变化研究咱缘袁员苑袁圆圆要圆远暂 袁但是对表面结构及其重构形 式以及表 面相变特 征研究 较少援 本研究 以 蕴葬园郾 远苑 悦葬园郾 猿猿 酝灶韵猿 薄膜为研究对象袁利用 杂栽酝 和 杂栽杂 技术 研究了 蕴葬园郾 远苑 悦葬园郾 猿猿 酝灶韵猿渊园园员冤面的结构特征和重构 形式袁以及表面电子态随温度的演变关系援 圆郾 实验蕴葬园郾 远苑 悦葬园郾 猿猿 酝灶韵猿 渊蕴悦酝韵冤 单晶薄膜是利用臭氧 辅助的 孕怎造泽藻凿 蕴葬泽藻则 阅藻责燥泽蚤贼蚤燥灶渊孕蕴阅冤 方法在 晕遭 掺 杂的 杂则栽蚤韵猿 渊园园员冤 渊杂栽韵冤 表面外延生长援 其具体生 长过程如下院在薄膜生长前袁衬底 杂栽韵 经过氩离子 溅射和 愿缘园毅的高温退火袁以获得干净平整的单晶表 面援 薄膜生长是在 皂燥造藻糟怎造葬则 遭藻葬皂 藻责蚤贼葬曾赠渊 酝月耘冤 腔 中进行袁本底气压为 圆郾 缘伊员园 原愿孕葬援 在生长过程中袁 氧压为 缘伊员园 原猿孕葬渊臭氧含量为 员园豫 冤袁衬底温度维 持在 愿园园益援 生长结束后样品在该氧氛围下退火袁以 减小氧缺陷援 退火结束后将样品快速降至室温传至 杂栽酝 分析腔袁本底气压为 圆郾 愿伊员园 原愿孕葬袁杂栽酝 图像由 恒电流模式采集袁杂栽酝 针尖采用钨探针援 利用 载射线衍射渊载砸阅冤渊悦怎运琢袁姿 越 园郾 员缘源 灶皂袁圆园 噪灾袁圆园 皂粤冤 对 蕴悦酝韵 薄膜的结构进行分析援 物理学报摇 粤糟贼葬 孕澡赠泽援 杂蚤灶援 摇 灾燥造援 远园袁 晕燥援 源 渊圆园员员冤摇 园源远愿园员 园源远愿园员鄄圆 摇摇摇摇猿郾 结果与讨论 摇摇经过氩离子溅射和高温退火处理的 晕遭鄄杂栽韵 渊园园员冤衬底一般是钛氧终端面咱圆苑暂 援图员渊葬冤 是 晕遭鄄 杂栽韵渊园园员冤的表面形貌图袁台阶高度均为 园郾 源 灶皂袁台 阶边缘比较规则援 图 员渊遭冤是层状生长的 蕴悦酝韵 薄膜 渊厚度 猿园 灶皂冤袁大部分台阶高度为 园郾 源 灶皂袁但是在 表面区域仍能观察到一些台阶高度为 园郾 圆 灶皂援 说明 在样品表面袁不仅有锰氧终结的表面亦有镧钙氧终 端面援 蕴悦酝韵 薄膜在衬底 杂栽韵渊园园员冤表面的生长是比 较完整的层状生长援 图 员摇 衬底和薄膜的表面形貌图摇 渊葬冤衬底 晕遭鄄杂栽韵渊园园员冤表面形貌图渊圆 灾袁员园园 孕葬冤曰渊遭冤 蕴葬园郾 远苑 悦葬园郾 猿猿 酝灶韵猿 渊园园员冤薄膜表面 形貌图渊圆郾 源 灾袁远园 孕葬冤 摇摇对于制备的薄膜样品袁我们还进行了 载砸阅 的分 析援 图圆是在晕遭鄄杂栽韵 渊园园员冤 衬底上外延生长的蕴悦酝韵 薄膜的 载砸阅 图谱袁从图 圆渊葬冤 中只看到了 蕴悦酝韵 的渊园园造冤 峰袁说明薄膜沿 糟 方向的取向很好援 对渊园园员冤峰做摇摆曲线如图 圆渊遭冤袁由于比较大的晶 格失配度渊员郾 员豫 冤袁蕴悦酝韵 渊园园员冤的峰位相对于衬底 杂栽韵 渊园园员冤峰位移动大约 园郾 圆毅袁蕴悦酝韵 渊园园员冤的半峰 宽为 园郾 园缘毅袁说明薄膜有很好的单晶质量援 图 圆摇 载砸阅 图谱和摇摆曲线摇 渊葬冤 晕遭鄄杂栽韵渊园园员冤衬底上生长的 蕴悦酝韵 薄膜 载砸阅 图谱曰渊遭冤 渊园园员冤峰的摇摆曲线 摇摇利用 杂栽酝 扫描 蕴悦酝韵 样品袁观察到了表面二相 共存现象援 图猿为薄膜表面二相共存区域袁在图 猿 渊葬冤中可以明显观察到两种重构形式袁玉相和域相援 图 猿渊遭冤和 猿渊糟冤分别是玉相和域相区域的放大图援 由于表面缺陷很多袁没有获得清晰的原子分辨的图 像袁无法具体说明这二种相的重构形式援 在前人的 实验中也观察到类似的实验现象袁砸藻灶灶藻则 等咱缘暂 在 月蚤园郾 圆源 悦葬园郾 苑远 酝灶韵猿 单晶表面原子尺度上观察到了相分 物理学报摇 粤糟贼葬 孕澡赠泽援 杂蚤灶援 摇 灾燥造援 远园袁 晕燥援 源 渊圆园员员冤摇 园源远愿园员 园源远愿园员鄄猿 摇摇摇摇离现象袁表面出现电荷有序相和无序金属相共存袁 杂澡藻灶 等咱圆员暂 在 蕴悦酝韵 薄膜表面观察到同样类似的现 象袁说明锰氧化物不仅仅在体相中是一种多相体 系袁在表面仍然是一种以多相形式存在的体系援 图 猿摇 相共存现象摇 渊葬冤 蕴悦酝韵 薄膜表面二相共存的形貌像曰 渊遭冤袁渊 糟冤 分别为图 渊 葬冤 玉 相和 域区域的放大 图袁 成像条件院 圆郾 源 灾袁圆园 孕葬 图 源摇 二种表面重构形式及其电子态性质摇 渊葬冤 蕴悦酝韵渊园园员冤 原渊圆伊圆冤砸源缘毅重构的 杂栽酝 形貌 像曰渊遭冤 蕴悦酝韵渊园园员冤 原 渊员 伊 员冤重构的 杂栽酝 形貌像曰渊糟冤和渊凿冤分别于渊葬冤和渊遭冤对应的高分辨 杂栽酝 图像曰渊藻冤 渊圆伊圆冤砸源缘毅相的 凿陨辕 凿灾 谱曰渊枣冤 渊员 伊 员冤相的 凿陨辕 凿灾 谱袁成像和采谱条件院员郾 远 灾袁远园 孕葬 由于样品属于欠氧型袁导致样品表面有很多的 缺陷袁为了填补样品的氧空位袁将样品在氧氛围下 退火袁氧压为 愿伊员园 原圆孕葬袁退火温度为 愿园园益袁时间为 猿员园 皂蚤灶援 在样品表面分别观察到二种确定的重构袁 渊员 伊 员冤和 渊圆伊圆冤砸源缘毅重构援 图 源渊葬冤和渊遭冤分别 为渊 圆伊圆冤砸源缘毅和渊员 伊 员冤重构表面袁图 源渊糟冤和渊凿冤 为对应的高分辨图像援 从中可以看出袁表面格点表 现出棋盘状分布袁呈现出四方晶格援 对于 渊圆伊圆冤 砸源缘毅重构格点沿咱园园员暂和咱园员园暂方向的距离为 园郾 远猿 灶皂袁相应于 蕴悦酝韵 单胞 葬越遭越园郾 猿怨 灶皂 的 员郾 缘 倍袁 对于渊员 伊 员冤重构来说袁格点沿咱园园员暂和咱园员园暂方向的 距离为 园郾 源猿 灶皂袁相应于 员 个单胞的长度援 渊圆伊圆冤砸源缘毅表面呈现出明显的绝缘性质袁见 图 源渊藻冤袁能隙约为 园郾 苑 藻灾袁比体相中 员 藻灾 的能隙 小咱圆愿暂 袁这可能是表面缺陷较多引起的援 渊员 伊 员冤 表面 呈现出明显的金属性袁图 源渊枣冤援 杂澡藻灶 等的实验中发 现渊 圆伊圆冤砸源缘毅重构在结构上与渊员 伊 员冤重构相比袁 前者比后者在表面多了 园郾 缘 个单层的氧原子咱圆员暂 援这可能是引起渊 圆伊圆冤 砸源缘毅和渊员 伊 员冤两种重构表面 电子态性质显著差异的原因援 我们在样品表面除了观察到了以 酝灶鄄韵 终端面 的渊员 伊 员冤和渊 圆伊圆冤砸源缘毅重构袁也观察到了以渊蕴葬袁 悦葬冤鄄韵 为终端面的表面援 图缘为酝灶鄄韵 终端面和 渊蕴葬袁悦葬冤鄄韵 终端面共存的情况援 从图 缘渊葬冤和渊遭冤中 可以看出袁酝灶鄄韵 终端面有时会呈现岛状分布袁以及 在台阶边缘出现袁酝灶鄄韵 终端面和渊蕴葬袁悦葬冤鄄韵 终端 面之间的高度差为 园郾 圆 灶皂袁相应于半个单胞长度渊糟 耀 园郾 源 灶皂冤援 在 酝灶鄄韵 和渊 蕴葬袁悦葬冤鄄韵 共存的表面袁 酝灶鄄韵 终端面均为渊 圆伊圆冤 砸源缘毅重构袁如图 缘渊糟冤援 而渊蕴葬袁悦葬冤鄄韵 终端面袁如图 缘渊凿冤所示袁表面呈现出 在蚤早在葬早 周期性条纹分布袁条纹间周期为 员郾 苑 灶皂袁方 向沿咱园园员暂袁这可能是由于渊蕴葬袁悦葬冤鄄韵 面局部 蕴葬 或 悦葬 原子的富集形成援 物理学报摇 粤糟贼葬 孕澡赠泽援 杂蚤灶援 摇 灾燥造援 远园袁 晕燥援 源 渊圆园员员冤摇 园源远愿园员 园源远愿园员鄄源 摇摇摇摇图缘摇 薄膜表面不同终端面形貌图摇 渊葬冤 酝灶鄄韵 和渊蕴葬袁悦葬冤鄄韵 终 端面共存表面的 杂栽酝 图像曰渊 遭冤 酝灶鄄韵 面为岛状分布的图像曰 渊糟冤和渊凿冤分别为 酝灶鄄韵 面和渊造葬袁悦葬冤鄄韵 面的高分辨图援 成像条 件院员郾 远 灾袁远园 孕葬 图 苑摇 蕴葬园郾 远苑 悦葬园郾 猿猿 酝灶韵猿 渊园园员冤在不同温度下的表面形貌图和相应温度的 凿陨辕 凿灾 谱摇 从渊葬冤 到渊凿冤 其温度分别为 猿园园袁圆圆源袁圆员园袁员源源 运援 成像和采谱条件为 圆 灾袁远园 孕葬 摇摇渊员 伊 员冤和渊 圆伊圆冤砸源缘毅重构的球棍模型如图 远渊葬冤袁渊遭冤 所示袁酝灶鄄韵 终端面的渊员 伊 员冤 重.

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