[发明专利]确定新奇电子表面态存在的方法及其应用

说明书

本发明公开一种确定新奇电子表面态存在的方法及其应用，其中，确定新奇电子表面态存在的方法包括以下步骤：测试原始样品的输运特性和磁阻特性；将直径不大于氩的惰性气体离子注入原始样品中，得到注入样品，原始样品中含有金属元素；测试注入样品的输运特性和磁阻特性，根据测试结果中输运特性呈现金属特性和磁阻特性在小场下存在尖峰判断原始样品存在新奇电子表面态。本发明开创了一种新的测试方法，无需在低温环境和原始样品具备运动自由度的条件下就可以完成对原始样品的测试，在降低测试成本的同时，减少测试对专业测试人员的依赖程度。

技术领域

本发明涉及电子检测方法，具体涉及一种确定新奇电子表面态存在的方法及其应用。

背景技术

近年来，研究人员发现某些固体材料界面呈现出体相不存在的新奇电子行为，这种新奇电子具有能够抵抗固体材料中的缺陷所带来的散射阻碍的特性，使固体材料在缺陷的作用下仍能够保持导电行为不被改变，研究人员把这种新奇电子在固体材料表面局域的电子态称作新奇电子表面态。由于具有新奇电子表面态的固体材料具有异于一般固体材料的特性，使得其在电子学和电子学器件中具有较高的应用价值。因此，如何确认固体材料界面是否存在新奇电子表面态，成为新奇电子表面态相关研究的前提和重点。

传统的新奇电子表面态的检测方法主要采用光电子能谱，随着更为便捷的角分辨光电子能谱（简称APPES）在新奇电子表面态的检测中的应用，在新奇电子表面态的检测中，光电子能谱已逐渐被APPES所取代。

然而，由于固体材料的电子表面态的存在，使得采用APPES设备检测固体材料界面的新奇电子表面态对检测的条件要求较高：1）对薄膜样品的质量要求极高，待测固体材料的表面的平整度至少要达到皮米级。2）APPES设备进行测量时样品须处于低温环境（例如通过配备液氦降低测试环境的测试温度），且在检测过程中需要对样品进行多自由度角度调整。

为了满足采用APPES设备检测新奇电子表面态的检测条件：一方面需要提供高质量的样品；另一方面需要增加更多用于APPES设备的辅助配件，以满足APPES设备对检测时对低温和运动自由度的要求，提高测试精度。而且，由于APPES设备的造价较高，对检测人员的操作要求较高，一般需要专业的检测人员操作。以上这些采用APPES设备检测新奇电子表面态的条件，使得新奇电子表面态的检测成本较高、效率较低。

发明内容

为解决新奇电子表面态检测需要耗费较高成本，以及检测效率较低的问题，发明人在长期的研究和实验中发现：一般的金属导体材料随着温度的递增或递减会出现金属-绝缘体转变，在金属导体未转变至绝缘体前，其呈现金属特性，在金属导体转变至绝缘体之后，其呈现绝缘体特性，且当在该金属导体中注入惰性气体离子后，注入的离子作为金属导体中的缺陷，增强了其中电子的散射，使其呈现绝缘体特性；而对于具有新奇电子表面态的金属导体，注入的惰性气体离子在其中形成的缺陷无法影响新奇电子的散射，使得其随温度的变化一直呈现金属特性。而且，通过检测金属导体材料的磁阻特性可以确定其是否具有电子表面态。通过对原始样品注入惰性气体离子，得到注入样品，对注入样品采用输运特性和磁阻特性相结合的测试方法，可以确定原始样品是否具有电子表面态，以及是否具有新奇电子表面态。由此，根据本发明的一个方面，提供了一种确定新奇电子表面态存在的方法。

该确定新奇电子表面态存在的方法包括以下步骤：

测试原始样品的输运特性和磁阻特性；

将直径不大于氩（Ar）的惰性气体离子注入原始样品中，得到注入样品，其中，原始样品中含有金属元素；

测试注入样品的输运特性和磁阻特性，根据测试结果（即原始样品的输运特性和磁阻特性的测试结果，以及注入样品的输运特性和磁阻特性的测试结果）中输运特性呈现金属特性和磁阻特性在小场下存在尖峰判断原始样品存在新奇电子表面态，根据测试结果中输运特性呈现绝缘体特性和磁阻特性在小场下不存在尖峰中的至少一个测试结果判断原始样品不存在新奇电子表面态。