钙钛矿氧化物异质结中原子无序对磁电性能的影响

Nowadays, electronic devices scale its size down continuously due to the rapid progress of the information technology. Perovskite oxides heterojunction and/or superlattice are promising candidates of emerging electronic devices, maybe as a substitution of devices based on silicon. Currently, most attention is payed to the highly ordered heterjunction. However, atomic disorders are unavoidable because of various practical reasons in experiments and industry. Therefore, it is highly desirable to figure these problems out thoroughly in order for designing high performance devices. In our proposal, we will use first-principle methods with coherent potential approximation or supercell SQS method to investigate the atomic disorder effect on structural, magetic and electronic properties of perovskite oxide heterojunction systematically. Furthermore, we will investigate the electronic transport using non-equillibrium Green's Function method based on density functional theory. This will be helpful for design of high performance two dimensional electronic devices.

当代信息技术的发展促进了器件的小型化。最近出现的钙钛矿氧化物异质结或者超晶格，有可能是未来新兴电子器件的重要基础。在目前的研究中，主要是集中于制备出高度原子有序的异质界面。但是，由于实际生产和应用中往往存在原子无序问题，这就要求对此类问题进行深入研究，为操控材料和设计出高性能的器件提供基础。本项目计划应用第一原理计算模拟技术对钙钛矿氧化物异质结构材料和界面原子无序问题进行系统研究，结合相干势近似（CPA）和超元胞的特殊准无序结构(SQS)方法，研究无序效应导致的结构变化和磁电等性质的变化，并运用非平衡格林函数和密度泛函理论方法研究电子输运问题。这将为未来的高性能电子器件研究提供必要的帮助。

在基金的支持下，研究了钙钛矿氧化物材料的性质，无序效应对材料特性的影响，以及开展了拓扑反铁磁二维材料等新颖量子材料的研究，还开展了机器学习等新方法的研究工作。此外，还在在基金的支持下和实验结合开展研究工作，深入理解氧化物界面的复杂物理现象和化学过程。通过这些研究，我们对相关材料的物理和化学都有所理解，发现了一些以前没有报道过的材料，解释实验观察到的物理现象，得到了一系列创新结果，加深了对相关问题的物理现象和化学过程的理解。目前已经发表标注基金支持的SCI文章有12篇，包括2篇一区文章和5篇二区文章，完成了预期目标。在基金的支持下，毕业了3名硕士研究生，完成了培养学生的既定目标。此外，还有一些后续工作在整理投稿中，将继续标注基金支持。