半導(dǎo)體材料是有源器件的基礎(chǔ)，而功能氧化物功能材料在無源電子器件中有重要和廣泛的應(yīng)用.然而半導(dǎo)體和功能氧化物功能材料的復(fù)合薄膜的制備往往涉及異質(zhì)和異構(gòu)的界面耦合，使薄膜的生長方向經(jīng)常發(fā)生轉(zhuǎn)變.這種轉(zhuǎn)變的詳細機制尚未充分探討.

(a)和(b)掃描透射電鏡圖;(c)和(d)原子模型.圖1 六方ZnO 與立方MgO的界面原子結(jié)構(gòu)[3]

王惠瓊教授的課題方向側(cè)重于研究氧化物的界面物理[1]，特別是具有六方結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體ZnO和具有立方結(jié)構(gòu)的氧化物之間的界面耦合行為，以及可能形成的新型物理性質(zhì)和材料性能[2].近期，廈門大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院王惠瓊教授、鄭金成教授和美國布魯克海文國家實驗室朱溢眉教授為共同通訊作者的合作研究成果 “Interfaces between hexagonal and cubic oxides and their structure alternatives”在《Nature Communications》 上發(fā)表[3].該研究詳細闡述了極性和非極性六方ZnO薄膜在同一立方體襯底上進行調(diào)控制備的生長機制和界面物理性質(zhì)(圖1).通過使用先進的掃描電鏡、X射線衍射和第一原理計算，探究具有六方結(jié)構(gòu)的ZnO薄膜在具有立方結(jié)構(gòu)的(001)MgO晶面上的異質(zhì)外延生長機制，揭示了兩種不同的界面模型(001)ZnO/(001)MgO和(100)ZnO/(001)MgO.研究發(fā)現(xiàn)，兩種結(jié)構(gòu)之間的轉(zhuǎn)變：從熱力學(xué)的角度，受到成核模型的影響；從動力學(xué)的角度，則在發(fā)生相變后，由Zn吸附和O擴散行為進行調(diào)控.

這項研究不僅可以指導(dǎo)具有不同晶相的界面耦合，也在相同的立方襯底上實現(xiàn)了極性和非極性六角形的ZnO薄膜的可調(diào)控生長,對不同對稱結(jié)構(gòu)的功能材料的界面集成具有指導(dǎo)意義;并且通過可控生長的設(shè)計，有助于進一步拓展ZnO作為第三代寬禁帶半導(dǎo)體的應(yīng)用領(lǐng)域.