【摘 要】
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近年来金属氧化物异质结因其新颖物理性能及潜在的应用前景受到了国际研究者的广泛关注。论文从第一性原理出发,考虑引入氧空位缺陷诱导的非极化/非极化LiAlO2/SrTiO3异质结,以及极化/非极化LiAlO2/LaAlO3异质结的电子性质,结果具有创新性,具体包括:1.获得LiAlO2/SrTiO3和LiAlO2/LaAlO3两种异质结稳定堆叠结构。通过计算并比较LiAlO2/SrTiO3和LiAlO
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近年来金属氧化物异质结因其新颖物理性能及潜在的应用前景受到了国际研究者的广泛关注。论文从第一性原理出发,考虑引入氧空位缺陷诱导的非极化/非极化LiAlO2/SrTiO3异质结,以及极化/非极化LiAlO2/LaAlO3异质结的电子性质,结果具有创新性,具体包括:1.获得LiAlO2/SrTiO3和LiAlO2/LaAlO3两种异质结稳定堆叠结构。通过计算并比较LiAlO2/SrTiO3和LiAlO2/LaAlO3两种异质结的高对称堆叠位置的吸附能,得到了最稳定的堆叠位置。分析它们的原子层间距后发现,由于LiAlO2/LaAlO3 中 LiAlO2 受到较大的压应力,导致 LiAlO2/LaAlO3 中 LiAlO2材料垂直界面方向上的原子间距明显增大。而LiAlO2/SrTiO3中LiAlO2受到的张应力较小,因此LiAlO2/SrTiO3中LiAlO2材料的原子间距与单胞材料相近。2.氧缺陷改变LiAlO2/SrTiO3异质结态密度,能隙中出现尖峰态密度。对于不含氧缺陷的LiAlO2/SrTiO3异质结,电子化学势能级上无态密度,价带顶主要由O-2p态电子贡献,而导带底主要由Ti-3d态电子贡献。SrO/LiAlO2界面处引入三种位置的界面氧空位缺陷以后,电子化学势能级上都占据了一个小的态密度峰,但是能带的带隙依然存在。3.随着LaAlO3厚度增加,LiAlO2/LaAlO3异质结从半导体到金属转变。LaAlO3层数较少时AlO2/LiAlO2界面和LaO/LiAlO2界面的LiAlO2/LaAlO3异质结电子化学势能级上都没有电子态密度。但是随着LaAlO3层数的增加,两种界面的异质结带隙都在不断减小,并且最终电子态呈现出金属性。从分层态密度上看,对于含有16层LaAlO3的异质结,AlO2/LiAlO2界面中费米能级上的态密度主要由LiAlO2以及LaAlO3界面处原子层和表面处原子层贡献,LaO/LiAlO2界面中费米能级上的态密度则主要由LaAlO3表面处原子层贡献。
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