当钙钛矿八面体成为孤寡老人 | Ising 专栏
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钙钛矿氧化物或者其它的钙钛矿化合物都是围绕着BX6八面体做文章,耗费了几代人的智慧与精力。对很多人来说,真正是成也钙钛矿、败也钙钛矿,令人唏嘘不已。本人做钙钛矿近三十年,成绩微薄,属于“败也钙钛矿”的一类人。
我们知道,对绝大部分钙钛矿氧化物,氧八面体前后上下左右都有同类相伴,手手相连。它们纵横江湖,就对物理的贡献而言几乎无他能比、鲜有相及者。氧八面体本身构型有十八般变化,氧八面体三维结构也可以有不同的畸变与协调模式,从而为电子、声子、光子和长波电磁波在其中遨游荡漾提供了不同的环境,成就了光电磁功能材料、能源材料、环境材料等众多产业的兴衰浮沉,更别提量子凝聚态的一系列观念:关联、SOC、界面势崩塌等等,从而也给高温超导、铁电、庞磁电阻、多铁性、氧化物多种拓扑量子态、自旋多重物态等提供了精神食粮。
按道理,二维电子气在极性与非极性钙钛矿氧化物界面上的横空出世应该是当今的学科前沿了,造就了二维钙钛矿氧化物超晶格。在极端条件下,这种超晶格可以是晶胞周期为二,因此氧八面体可以是单层排列。这就是二维钙钛矿了,因为氧八面体单元排列是二维的。不过,这个世界上有些人“贪婪不止”,想要试试看能不能做出一维的氧八面体单元链?亦或是单个的氧八面体单元?南京大学的吴小山就是这种“贪婪不止”之辈。他一贯喜欢第一个吃螃蟹,虽然也被咬过多次。
他利用不同的衬底取向,竟然硬生生地整出了一维和零维的氧八面体单元。他的想法很简单:用两种钙钛矿氧化物,一种是ABO3,一种是A'B'O3,借助“PLD(破烂的)”技术做成周期为二的超晶格。毫无疑问,一般人立刻想到这样就构成了BO6/B'O6的二维氧八面体面。不过,我们都错了,他利用特定的(110)取向衬底和(111)取向衬底,分别做出(了?)一维的BO6八面体链和零维的BO6八面体点。从这个意义上,BO6单元就成为真实意义上的孤寡老人。当然,这些链和点周围目前还是B'O6八面体包围,但是,BO6八面体本身已经可以作为一个结构调控单元贡献特定的物理现象了。
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