SrTiO3表面与异质结界面的二维电子气的低能区角分辨光电子能谱研究

近年来，存在于SrTiO3的表面和异质结界面的二维电子气是氧化物电子器件研究的热点。这一类二维电子气表现出很多奇特的物理行为，并具有优异的可调控性。然而在这个领域中，这一类二维电子气的动量空间中电子结构的实验研究一直处于落后状态。本项目将使用角分辨光电子能谱进行这方面的研究。在实验技术方面，为了探测SrTiO3异质结界面的电子结构信息，本项目将着重探讨低能区(5-10eV)同步辐射光的应用，通过大幅度提高出射光电子的非弹性平均自由程，提高探测深层电子结构信息的能力。在对二维电子气的研究中，本项目将重点研究SrTiO3的表面和异质结界面的电子能带结构。通过研究表面的电子能带结构随碱金属沉积、极性分子吸附的变化，以及界面的电子能带结构随不同异质结界面的演化，进而探讨二维电子气的奇特物理行为的机理和调控二维电子气的电荷密度、电子有效质量和迁移率等的方法。

本项目是探索氧化物表面与界面的二维电子气的电子结构以及对其物理行为的调控，在执行过程中遇到多方面的困难。本项目是基于国家同步辐射实验室的角分辨光电子能谱实验站的研究，但是执行期间正是整个装置的升级改造工程期，无法进行正常的实验研究。我们尝试在日本的UVSOR和KEK对SrTiO3样品进行研究，但是由于光通量的原因，无法在样品表面造成很好的二维电子气。在本项目的执行中，我们也尝试寻找其他的基于氧化物表面的二维电子气，在WO3中我们找到了又一种此类的二维电子气。对WO3样品中的二维电子气的研究仍在深入进行中。随着国家同步辐射实验室的改造结束，我们将继续本项目的研究。在此项目执行中，由于长期无法在SrTiO3中得到好的结果，我们将一部分实验资源转到铁基超导材料的研究中，在NaFeAs掺杂Co与掺杂Cu的体系中系统研究了电子结构随掺杂的演化，并对其与超导电性之间的关联进行了探索。