近日，Nature旗下期刊《Communications Physics》在線刊登了我校3044am永利集团李堯博士在鈣钛礦氧化物異質結界面效應方面的研究成果，論文題名為：Charge transfer driving interfacial reconstructions in perovskite oxide heterostructures。3044am永利集团為第一單位，李堯博士為第一作者，南京大學侯鵬翔博士為共同第一作者，南京大學吳迪教授和楊玉榮教授為共同通訊作者。論文鍊接為：https://www.nature.com/articles/s42005-023-01194-0。《Communications Physics》是自然科研出版社近年新創辦的一本物理類綜合性開放獲取期刊，主要收錄以物理科學為中心主題的高質量研究成果。
異質結的界面效應對器件構築有着至關重要的作用，最著名的例子莫過于半導體PN結的界面電荷擴散形成的單向導電性，基于該原理設計的場效應晶體管是矽基集成電路的核心。近幾十年，半導體工藝的進步使得矽基芯片的晶體管密度不斷增加，帶來了運算性能的飛速提升，但同時也令矽基芯片不斷逼近“摩爾定律”的極限。新器件迫切需要新材料和新物性。鈣钛礦氧化物由于電荷、自旋、軌道和晶格四個自由度之間複雜而精妙的相互作用，湧現出大量新奇的物理現象，為設計新型器件提供了思路。
李堯博士等人借助脈沖激光沉積技術制備了SrIrO3/LaNiO3和SrIrO3/NdNiO3兩類3d/5d過渡金屬鈣钛礦氧化物異質結，通過X射線吸收光譜發現這兩類異質界面存在方向相反的電荷轉移，并伴随着Ni的eg軌道極化和Ni-O pd軌道雜化的相反變化趨勢，上述現象也被第一性原理計算的理論結果印證；随後，掃描透射電子顯微鏡觀測到兩類異質界面處的面外Ni-O鍵也出現了相反的伸縮。基于界面電荷轉移的内建電場模型，異質界面的軌道和晶格重構得到了合理解釋。此外，論文還從Ni-O pd雜化對電子關聯能和自旋-軌道耦合能競争的影響出發，對兩類異質結構電、磁特性受到的調控進行了讨論。該項研究成果揭示了鈣钛礦氧化物異質結構中的A位陽離子可以作為控制界面電荷轉移方向的“旋鈕”，3d/5d鈣钛礦氧化物異質界面是研究各種序參量之間複雜相互作用和激發新穎界面效應的絕佳平台。
