我校材料物理教育部重点实验室贾瑜教授、美国橡树岭国家实验室杰出科学家张振宇教授同美国田纳西大学Weitering教授领导的实验组合作在合金量子生长研究方面取得重要突破。他们从理论和实验两个方面研究Pb薄膜中进行Bi的掺杂时所表现量子尺寸效应，成功的控制了Pb薄膜的生长模式和薄膜特性的变化，得到了一种薄膜物理、化学特性可以由合金薄膜厚度和组分调控的PbBi薄膜材料。该研究首次提出量子合金薄膜这一新概念，并将开辟一个新的研究领域。研究结果以Ozer, Jia, Zhang, Thompson, Weitering共同发表在6月15日出版的SCIENCE上。 SCIENCE杂志被认为国际上学术水平最高杂志。论文的发表标志着我校在该领域的研究取得了国际水平。
　　量子尺寸效应是指当薄膜的厚度小到只有几个纳米时，沿薄膜生长方向的电子的运动将被限制，按照量子力学此时电子的运动状态将是量子化的。物理学家们把这种状态称为量子阱态。在生长方面这种效应表现为薄膜的稳定性对薄膜高度有一定的选择性，出现一些非常稳定的幻数层。利用这一性质可以精确控制薄膜生长的厚度和薄膜生长质量。用于将来可能的纳米器件的制备。另外，由于材料的很多性质和基本参量取决于电子在费米面的分布，利用薄膜的厚度调制费米面的分布，可以得到一些具有奇异物理和化学性质的金属合金薄膜。最近该组的研究表明，Pb和PbBi合金所表现的物理和化学性质，如表面能、功函数、超导转变温度等都随薄膜厚度表现出奇偶层的振荡变化。
　　贾瑜教授研究组自2004年以来和张振宇教授合作先后开展了金属、合金薄膜的量子生长的研究工作。利用实验室高性能计算机和我校高性能计算中心的计算资源，借助第一性原理的密度泛函理论方法，从理论上对金属Pb或者金属Pb合金薄膜所表现出的量子尺寸现象进行了深入的研究，这项研究工作对未来纳米材料电子器件的制备将产生重要影响。
　　该项研究工作得到了国家自然科学基金、美国国家自然科学基金、美国能源部基金、河南省高校创新人才培育基金的资助。郑州大学版权所有，禁止非法转载！2020-12-04 03:36:02