摘要
关联电子体系是指材料中电子之间存在不可忽略的关联效应的系统，每个电子的行为都会对周围电子产生复杂的影响，单电子近似理论对此已经不再适用。通常情况下，关联电子体系中具有不完全填充的d或f电子层，因而存在多种复杂的自由度之间的强烈耦合。在电子关联效应的影响下，会产生诸如高温超导、金属绝缘体相变、庞磁阻等许多复杂奇异的物理现象。 许多过渡金属材料都属于强关联电子体系，其中包括被深入研究的基于过渡金属元素的高温超导体。继铜基超导和铁基超导材料发现以来，近两年镍氧化物超导体的发现，再度掀起了对超导微观机理研究的热潮。然而，在理论研究争相报道的同时，有关镍基超导的实验研究却进展缓慢，原因在于镍氧化物超导薄膜极难制备，且成功案例中多采用脉冲激光沉积。因此，探索不同实验技术下镍氧化物薄膜的生长工艺，多方面推进相关材料制备的实验研究成为了迫切需要。本文采用氧化物分子束外延技术生长镍氧化物薄膜。 此外，近年来具有丰富磁性的过渡金属硼化物在凝聚态物理领域受到了极大关注。理论计算显示，在层状三元硼化物AlT282(T=Mn，Fe，Co，Ni)中发现具有特定轨道特征的平带，可能与材料表现出的不同磁性有关。但迄今为止，仍然缺乏直接测量能带结构的光电子能谱实验研究。 本论文基于上述材料体系开展了相关研究，主要包括钙钛矿前驱体相NdNiO3薄膜和Sr掺杂镍氧化物Nd1-xSrxNiO3(x=0.15、O.175、0.2、0.225)薄膜的生长、表征及测试;层状铁磁体材料AlFe2B2的电子结构研究。主要内容如下: 1、利用氧化物分子束外延技术生长了高质量NdNiO3薄膜，并对其进行了结构表征和电输运性质测试。我们采用挡板控制地原子逐层生长的方式在TiO2截止面的SrTiO3衬底上，探索制备高质量镍基氧化物薄膜的生长参数，包括生长温度、氧压以及元素束流比等。然后采用多种表征手段，包括原位反射高能电子衍射仪、X射线衍射、原子力显微镜以及综合物性测量系统等手段对薄膜进行结构以及电学性质的系统研究。 2、利用氧化物分子束外延技术制备了一系列Sr掺杂的不同浓度比例的钙钛矿结构Nd1-xSrxNiO3(x=0.15、0.175、0.2、0.225)薄膜。我们利用原位RHEED衍射图案的实时监测，通过优化实验参数消除了薄膜表面岛状生长的问题，获得了表面平整的Nd1-xSrxNiO3薄膜。通过电输运测试发现，Sr掺杂的薄膜呈现金属性行为，抑制了NdNiO3薄膜中存在的金属绝缘体转变。 3、利用角分辨光电子能谱实验和能带结构计算对AlFe2B2的低能电子结构进行了研究。在布里渊区边界，我们直接观察到延伸到费米能以下约120meV的具有异常散射率的线性能带和在费米能以下约50meV处的鞍形平带。能带结构计算表明，线性色散主要由dz2轨道贡献，平带主要由dxy轨道贡献。线性色散的反常温度电阻率和反常散射率揭示了体系可能的非费米液体行为;具有dxy轨道特性的平带可能与体系铁磁性有直接关系。在该层状三元硼化物中，可以通过调控费米能级附近的具有不同轨道特性的能带来调节体系的电子关联和磁性。
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