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钙钛矿氧化物拥有着丰富迷人的物理性质,其广泛应用于传感器、新能源、磁存储以及自旋电子器件之中。异质结是研究薄膜材料非常重要和常用的方式,在异质界面处,由于反演对称性破缺和维度降低等效应,会进一步增强电子的关联作用,两侧通过晶体场、应力场、界面耦合等相互作用,使得电荷、自旋以及轨道发生重构,从而诱导出界面超导、磁电耦合、量子霍尔效应等一系列不同于体相的新奇性质。近年来,随着复杂氧化物薄膜制备技术和原位生长监测技术的发展,已经实现原子级平整的异质界面。人工超晶格中存在很多强关联特性的异质界面结构,能够衍生出不同于组分本身的独特性质,在基础研究领域提供了很好的机会来探究某些理论模型的正确性与实用性,并实现新材料的特定性能。因而,通过构筑高质量的钙钛矿超晶格结构,可以研究结构、界面以及相关自由度对其磁电性质的影响。本文主要着眼于4d金属钌的氧化物与其他钙钛矿氧化物组成的一系列超晶格。金属绝缘转变与层间交换耦合效应是本文的主要研究内容。全文共分为六章内容:第一章绪论介绍了论文涉及到的一些背景知识,首先对钙钛矿类强关联电子体系结构和八面体畸变及其耦合机制进行了介绍,强调了界面处八面体耦合行为的重要作用;其次探讨了复杂氧化物界面处的新奇物理性质,并对金属氧化物中的电输运性质作了简要概述,包括金属绝缘转变、电子弱局域化、自旋轨道耦合等效应;最后阐述了不同类型层间交换耦合的相关物理机制。第二章介绍了试验中涉及到的仪器设备、测试手段和基本的原理知识。第三章主要研究了CaRu0.5Ti0.5O3/La0.7Sr0.3MnO3超晶格体系中的层间交换耦合（IEC）效应。通过优化生长条件,我们在该体系中发现了间接的层间交换耦合作用,着重分析了不同周期超晶格样品在外场作用下磁层的翻转过程,并通过测量样品不同温度下的磁滞回线,画出了降场过程中的相图;采用不同的模型对层间耦合强度与温度依赖关系进行了拟合,拟合结果认为是中间层材料的费米结构与自旋波激发子两种效应共同作用导致的;同时我们还定性的提出了基于量子阱模型的几种可能解释。第四章主要介绍了在SrRu1-xTixO3/La0.7Sr0.3MnO3超晶格体系中的IEC效应。与CaRu0.5Ti0.5O3/La0.7Sr0.3MnO3体系不同的是,90°型耦合（biquadratic IEC）在该体系中有着非常重要的作用。首先我们研究了一系列不同掺杂浓度、不同厚度SrRu1-xTixO3/LSAT（001）单层膜的结构与磁电性质;接下来我们阐述了SrRu1-xTixO3/La0.7Sr0.3MnO3/NGO（001）超晶格样品中层间交换耦合的类型,采用不同的模型对其进行了拟合,并分析了共线型和90°型IEC对样品磁性质的影响;最后,在LSAT（001）衬底上生长的SrRu0.8Ti0.2O3/La0.7Sr0.3MnO3超晶格中发现,衬底的立方对称性结构有助于90°型IEC的形成,并且两种耦合效应的共同作用会导致倾斜相的产生。第五章在CaRuO3/SmFeO3超晶格体系中,发现超薄绝缘的CaRuO3薄膜出现了导电增强的现象,并且随其厚度的变化存在着金属绝缘转变行为。我们分析认为导电增强现象是由于大正交比的SmFeO3改变了CaRuO3层中八面体的倾斜/扭转角,使其趋向于块材值,导致电阻率下降;而金属绝缘转变主要是由于Anderson局域与自旋轨道相互作用共同引起的,其中1.6nm厚CaRuO3是分界弱局域与强局域区的临界值。