近日，Nature旗下期刊《Communications Physics》在线刊登了我校材料科学与工程学院李尧博士在钙钛矿氧化物异质结界面效应方面的研究成果，论文题名为：Charge transfer driving interfacial reconstructions in perovskite oxide heterostructures。湖北师范大学为第一单位，李尧博士为第一作者，南京大学侯鹏翔博士为共同第一作者，南京大学吴迪教授和杨玉荣教授为共同通讯作者。论文链接为：https://www.nature.com/articles/s42005-023-01194-0。《Communications Physics》是自然科研出版社近年新创办的一本物理类综合性开放获取期刊，主要收录以物理科学为中心主题的高质量研究成果。

异质结的界面效应对器件构筑有着至关重要的作用，最著名的例子莫过于半导体PN结的界面电荷扩散形成的单向导电性，基于该原理设计的场效应晶体管是硅基集成电路的核心。近几十年，半导体工艺的进步使得硅基芯片的晶体管密度不断增加，带来了运算性能的飞速提升，但同时也令硅基芯片不断逼近“摩尔定律”的极限。新器件迫切需要新材料和新物性。钙钛矿氧化物由于电荷、自旋、轨道和晶格四个自由度之间复杂而精妙的相互作用，涌现出大量新奇的物理现象，为设计新型器件提供了思路。

李尧博士等人借助脉冲激光沉积技术制备了SrIrO₃/LaNiO₃和SrIrO₃/NdNiO₃两类3d/5d过渡金属钙钛矿氧化物异质结，通过X射线吸收光谱发现这两类异质界面存在方向相反的电荷转移，并伴随着Ni的e_g轨道极化和Ni-O pd轨道杂化的相反变化趋势，上述现象也被第一性原理计算的理论结果印证；随后，扫描透射电子显微镜观测到两类异质界面处的面外Ni-O键也出现了相反的伸缩。基于界面电荷转移的内建电场模型，异质界面的轨道和晶格重构得到了合理解释。此外，论文还从Ni-O pd杂化对电子关联能和自旋-轨道耦合能竞争的影响出发，对两类异质结构电、磁特性受到的调控进行了讨论。该项研究成果揭示了钙钛矿氧化物异质结构中的A位阳离子可以作为控制界面电荷转移方向的“旋钮”，3d/5d钙钛矿氧化物异质界面是研究各种序参量之间复杂相互作用和激发新颖界面效应的绝佳平台。