複雜自適應物質研究---子計畫二：複雜自適應磁電錳氧化物摻雜研究

Abstract

本計畫主要延續本研究群多年來在強關聯繫統之鈣鈦礦結構過 渡金屬氧化物薄膜研究心得，並利用既有的薄膜製程機台與低溫物 理量測系統，探討摻雜鈣鈦礦結構錳氧化物的磁電多鐵性質。尤其 是鑑於現今相關的研究，均仍集中在分辨這些複雜自適應物質中驅 動各種相形成的主要作用力的情況，我們認為適時的研究這些作用 力間有沒有耦合？透過什麼機制耦合?都是非常重要也必須得到解 答的基本問題。舉例而言，直覺上，鐵電性和結構扭曲造成之中心 對稱偏移有關，而磁性則與局部自旋（local spin）相關。這兩種看 似不相關的現象(或相)，為何會共存在某些特定的材料？相的共存是 彼此競爭後的妥協，或是相互作用衍生的結果？他們之間是否可以 通過外加的perturbation 來誘發或改變彼此之間的相互作用？更有趣 的是，這二者在既有的所謂磁電多鐵性材料中，相互間的作用似乎 還不夠大到可以衍生功能性的應用。尋求一可以調變此一作用的機 制，顯然是瞭解這類新穎複雜自適應物質的基本物理以及進一步衍 生新穎功能性元件的重要關鍵。本計畫希望在未來三年內，利用我 們從龐磁阻效應研究所得到的經驗，(即藉由摻雜鑭錳氧反鐵磁相， 引進可以在材料中漫遊的非侷域性載子，並進而衍生雙交換作用 (double exchange)並導致材料從順磁絕緣態轉變為鐵磁金屬態的物 理)，結合雷射鍍膜技術對氧化物薄膜的成長與摻雜的優異性，有系 統的經由摻雜磁電多鐵性錳氧化物(如YMnO3， HoMnO3，TbMnO3 等)，調變材料中不同作用力間的相互作用，以瞭解這類新穎複雜自 適應物質的基本物理以及進一步衍生新穎功能性元件。