《几种电子强关联新型功能材料的TEM及EELS研究》

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1.课题来源与背景:钙钛矿结构过渡族金属氧化物,因其电子之间的强相互作用(这类氧化物因此又称作强关联电子材料),蕴含着各种奇特的物理现象,如铜氧化物高温超导现象、锰氧化物中超巨磁电阻现象、多铁性材料中的磁电性共存现象,等等。这些新奇的物理性能,使得电子强关联功能材料在制造各种新型电子器件方面具有巨大的应用前景。研究强关联材料的晶体结构、电子结构及显微缺陷,对理解其微观物理机制,开发性能优异的强关联材料具有重要意义,是凝聚态物理领域的热点研究课题。该课题来源于自选课题,主要利用TEM技术和EELS技术,并结合相关的理论计算,对几种热点电子强关联新型功能材料的晶体结构、电子结构和显微缺陷进行系统研究。2.研究目的与意义:该课题利用SAED、CBED、HRTEM等TEM技术和EELS技术,并结合相关的理论计算,系统研究了Cu氧化物和Mn氧化物等几种电子强关联新型功能材料的晶体结构、电子结构和显微缺陷,以揭示其微观物理现象和规律,探索微观物理机制,为开发性能优异的强关联材料提供有价值的数据。3.主要论点及创新:(1)对BiMnO3多铁性材料的研究,进一步确证了其基本结构,首次揭示了调制相的起源并提出了一个合理的结构模型,根据获得的数据,提出了铁电性起源于有序氧缺位调制相的新观点。发现了Σ3(1-11)孪晶界、RP反相晶界、<001>p型超位错等几种重要的结构缺陷,研究了其特征及形成机制。(2)在Ba4NdMn3O12中发现并首次命名了两种重要的多型层错--外延六角型层错和外延立方型层错,研究了其特征及形成机制。研究了Ba3NdMn2O9中的化学相分离现象,揭示了Nd富集调制相的结构特征,讨论了稀土Mn氧化物形成稳定12R型结构的条件。(3)对Sr2CuO2+δCl2-y高温超导体系的研究,确定了其晶体结构;研究了不同掺杂条件下的电子结构,揭示了顶角氧在高温超导中起着非常重要的作用;发现了非晶界、晶界、第二相粒子、位错、堆垛层错等多种缺陷,研究了其特征及形成机制;研究了电子辐照产生点缺陷的过程及产生机制。(4)对Sr2CuO3+δ高温超导体系的研究,澄清了该体系中一直引起争议的超导相问题,并且首次将不同TC与不同的调制相联系了起来。提出了顶角氧的有序化也是影响高温超导TC的重要因素。发现了Σ5(001)m孪晶界、±1/2am[100]m位错耦、小角度非对称倾斜晶界等多种缺陷,研究了其特性及形成机制。(5)在Ba6Mn5O16中发现了具有不同n值的六角Ban+1MnnO3n+1交生结构,研究了其形成机制,讨论了交生结构与其磁特性的影响关系。(6)在LaxSr4-xMn3O10发现了La有序调制畴,研究了其特征,讨论了与铁磁团簇形成的关联机制。4.社会效益:研究成果达到国际先进水平,在国际知名SCI刊物上发表论文17篇,论文总影响因子(2009年刊物影响因子计算)为34.161,发表论文被SCI他引22次。

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