设备和原材料没买回来之前,沈奇通过计算机模拟凝聚态物理实验,研究对象为alo3srtio3。
osto异质界面高浓度、高迁移率的准二维电子气(q2deg),这种具有新奇物性的氧化物异质界面不仅包含物理,也将对未来电子器件的发展产生深远影响。
物理界关于q2deg的起源机制仍然存在争议,部分物理学家认为o表面处氧空位的产生或表面吸附物,或界面处阳离子混杂等这类外部作用是q2deg的产生原因。也有一部分物理学家倾向极化灾变理论。
国内最新版的凝聚态物理教科书也不算很新,讲的都是十几年前的最新理论,近期的前沿领域研究成果未被写入教科书。
这也是沈奇的一线科研人员只招博士的主要原因,没做过博士的人,很难接触到最新的前沿科学信息,即便接触到了,因为理论知识不够深厚也看不懂。
沈奇目前没有一位物理博士下属,物理前沿领域的研究只能他自己操刀。
q2deg的起源机制应该算是凝聚态物理界的一个未解难题,不管是“外部作用派”还是“极化灾变派”,都无法拿出一套严谨的、成熟的理论体系来解释实验现象。
沈奇凝聚态物理三部曲中的第二部就是干这个事情的,专门解决那些可做实验但无成熟理论支撑的课题。
第395章 喜讯
沈奇通过计算机模拟软件,构建不同sr掺杂浓度的lsoosto异质结构,生成了4lso3osto异质结构示意图,其中绿色、蓝色、红色、咖啡色、粉红色、灰色小球分别表示sr、、o、n、al、ti原子,它们按某种规则排列。
可以很明显的看到,这种异质结构共有11层,包含165个原子,所有结构都采用立方相,其中覆盖层lso和衬底sto的层数都是4,而中间o的层数为3,小于osto界面金属—绝缘体转变所需的4层o临界层数。
为确保消除周期性边界条件对计算结果的影响,沈奇在lso上方加了15a的真空层,计算得到的sto面内晶格常数为388a。
根据第一性原理计算,沈奇发现sr掺杂量的改变可以有效调控lso覆盖层的内部极化场,实现osto界面处金属—绝缘体转变。
“o层内正负离子偏移由于电子重构抵消了其内部电场得到明显抑制,如此看来,极化灾变机制貌似更有说服力。”沈奇保存之后退出模拟软件,看久了这些结构示意图、能级分布图,感觉眼睛好疼。
收获还是有的,沈奇计算了一整天,得到了一些有用的数据。
有了模拟数据,就可以开始编理论,比较正式的说法是理论构建。