【摘 要】
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过渡金属氧化物因其特殊的原子结构和电子结构特征,会表现出一系列新奇的物理性质,如超导电性、铁电性、铁磁性、磁阻效应、磁致伸缩等,在半导体和微电子工业中具有广泛应用前景,是非常重要的一类氧化物材料。过渡金属氧化物的这些物理现象与微观结构特征密切相关,通过改变微结构可以实现对物理性能的调控,如Jahn-Teller畸变、氧八面体旋转、晶格应力、畴结构等。透射电子显微镜具有很高的空间分辨率,具有在原子尺
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过渡金属氧化物因其特殊的原子结构和电子结构特征,会表现出一系列新奇的物理性质,如超导电性、铁电性、铁磁性、磁阻效应、磁致伸缩等,在半导体和微电子工业中具有广泛应用前景,是非常重要的一类氧化物材料。过渡金属氧化物的这些物理现象与微观结构特征密切相关,通过改变微结构可以实现对物理性能的调控,如Jahn-Teller畸变、氧八面体旋转、晶格应力、畴结构等。透射电子显微镜具有很高的空间分辨率,具有在原子尺度上研究材料的原子结构和电子结构的能力,在表征过渡金属氧化物微观结构上具有独特的优势。本论文主要利用球差校正透射电子显微镜对过渡金属氧化物微观结构中比较特殊的界面无规应力场和畴结构进行表征,主要研究工作如下:（1）基于扫描透射电子显微镜（STEM）技术,表征了核-壳结构ZnO纳米线界面随机应变场。结合实验观察和图像模拟,发现样品界面处的应变衬度源于静态原子位移引起的电子束去通道效应和增加的漫散射。对于随机应变场的薄样品,低角环形暗场像（LAADF）出现正应变衬度,高角环形暗场像（HAADF）出现负应变衬度。而对于厚样品（>120 nm）时,在LAADF和HAADF像中均出现正衬度。通过分析应变衬度与实验参数之间的关系,讨论了随机应变场成像的最佳实验条件。（2）利用传统固态烧结法制备出Ruddlesden-Popper结构杂化非本征铁电体Ca3-XSr XTi2O7（X=0,0.1,0.3,0.5）和Ca3Ti2-xMnxO7（x=0,0.1,0.3,0.5）陶瓷,并对其进行了性能测定和结构表征。XRD测量表明样品在不同元素掺杂后仍保持原有的结构,仅因离子半径的区别导致峰位发生轻微的偏移,电滞回线测量表明样品具有铁电性,铁电-顺电转变温度随Sr2+置换量的增加而减小,但绝缘性差导致漏电流较大。从原子分辨率HAADF像中可以观察到样品中存在少量n=3的A4B3O10以及n=∞的ABO3结构的共生相。通过分析Ca/Sr原子位移,观察到了铁电极化方向相互垂直的90度铁电畴,样品极化强度主要来源于A位（Ca/Sr）原子的极性位移,而通过掺杂可以改变极性位移大小以及铁电-顺电转变温度。
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