钙钛矿结构氧化物具有介电,铁电,光电,压电,热电,超导,巨磁电阻及非线性光学等一系列重要的特性和效应。钙钛矿氧化物材料结构比较复杂,物理性质各异,但大部分钙钛矿氧化物在化学上和结构上都具有很好的相容性。自从高温超导发现以来,在世界范围内掀起了钙钛矿氧化物材料的研究热潮。如果把不同特性和效应的钙钛矿氧化物材料交叉耦合在一起,不仅可研制具有光、磁、电等不同特珠功能的新型功能性器件,很可能还会出现一些新奇的效应、现象或特性。因此人们预言在不久的将来,将会出现氧化物物理学和氧化物电子学。到目前为止,对超导和巨磁电阻效应的机理还不很清楚,在氧化物研究方面还有很多的物理问题急待解决,对钙钛矿氧化物异质结和器件的探索与研究工作还处于探索阶段,因此,开展磁、铁电、超导异质结的研究,无论是对于基础研究的氧化物物理学,还是对于开发应用的氧化物电子学都是十分重要和有意义的。
采用激光分子束外延技术,原子尺度控制的外延生长钙钛矿氧化物异质结、多层膜和超晶格,从实验和理论上研究其结构和电、光、磁、铁电等物理性能。主要研究目标是研制出具有我国知识产权,在国际上首创的新型钙钛矿氧化物薄膜材料2~3种,具有磁或光或铁电特性和应用前景的新型P-N异质结构2~3种。获发明专利5~8项,发表被SCI收录的论文15篇以上。四年来,不仅制备出具有磁、光、电、铁电等多功能特性的全氧化物异质结、多层膜和超晶格材料,而且把钙钛矿氧化物薄膜成功的外延生长在Si衬底上,制备出具有磁、光、电、铁电等多功能特性的氧化物和Si异质结、多层膜和超晶格材料。首次在氧化物p-n结构上观测到反常的室温低场高灵敏度正磁电阻效应;首次在钙钛矿氧化物材料和相关的p-n结上观测到皮秒的超快光电效应;首次在p-n上观测到丹培效应;研制出可见盲高灵敏度钙钛矿氧化物紫外光探测器。获北京市科学技术一等奖一项;发表SCI收录学术论文116余篇,其中发表在Appl.Phys.Lett.和Phys.Rev.B上的31篇;学术会议邀请报告15个,其中国际会议邀请报告7个;获授权发明专利8项,新申请发明专利14项。