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内大校友一作+通讯！超晶格，再登Science子刊！

微算云平台 · 公众号 · · 2024-12-26 08:18

正文

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研究背景

氧化物异质结构界面上的电荷转移或再分布是一个关键现象，因其在二维电子气、界面铁磁性等领域的潜在应用引起了广泛关注。与传统的单一氧化物材料相比，氧化物异质结构由于具有可调的电荷、磁性和光电性能，因此在电子、能源转换和催化等领域具有巨大的应用潜力。然而，氧化物异质结构中的电荷转移过程仍然是一个复杂且尚未完全理解的问题，特别是在具有不同氧化态的过渡金属氧化物（TMO）系统中，电荷转移的方向、大小以及其对材料性质的影响仍存在较大争议。因此，如何精确控制和理解异质结构中的电荷转移，成为了该领域的一个重要挑战。

成果简介

为了解决这一问题， 美国太平洋西北国家实验室Yingge Du课题组以及一作兼通讯Le Wang（内蒙古大学校友）等人 携手在Science Advances期刊上发表了题为“Interfacial charge transfer and its impact on transport properties of LaNiO ₃ /LaFeO ₃ superlattices”的最新论文。该团队合成了一系列外延LaNiO ₃ /LaFeO ₃ 超晶格，并通过密度泛函理论（DFT）模拟和多种光谱技术（包括XPS、XAS等）证明了在界面附近Fe到Ni的部分电荷转移（最大可达~0.5 e−/界面单位胞）。

本文通过这些实验和理论结果，团队揭示了LaFeO ₃ 到LaNiO ₃ 的电子转移及随后的Fe 3d带重排，导致了LaFeO ₃ 层内出现了意外的金属基态，从而显著影响了超晶格的面内电学传输特性。此外，团队还建立了界面电荷转移与面内电传输性质之间的直接关联，为设计具有新兴特性的功能性氧化物异质结构提供了新的思路和理论依据。这一研究成果为理解和控制氧化物异质结构中的电荷转移过程，推动其在电子器件和能源相关设备中的应用奠定了基础。