基于铁电Ca:SrTiO$_3$的可切换二维电子气
材料科学
2020-07-08 v1
摘要
二维电子气(2DEGs)可形成于氧化物和半导体表面，或精心设计的量子阱与界面中。取决于限制势的形状，2DEGs可能经历有限电场，从而产生诸如Rashba自旋轨道耦合的相对论效应。尽管该电场幅度可由外部栅压调制，进而调节2DEG载流子密度、方块电阻及其他相关性质，但这种调制是易失性的。在此，我们报道了一种“铁电”2DEG的设计，其输运性质可以非易失方式静电切换。我们通过将薄Al层沉积到SrTiO单晶上产生2DEG，该单晶中1%的Sr被Ca替代以使其具有铁电性。铁电相变在25 K的特征可见于拉曼响应以及载流子密度和方块电阻的温度依赖性中，后者因铁电性而表现出对电场的滞回依赖。我们建议该行为可推广至其他氧化物2DEGs，从而产生新型无铁磁体的自旋电子学结构。
引用
@article{arxiv.2007.03344,
title = {A switchable two-dimensional electron gas based on ferroelectric Ca:SrTiO$_3$},
author = {Julien Bréhin and Felix Trier and Luis M. Vicente-Arche and Pierre Hemme and Paul Noël and Maxen Cosset-Chéneau and Jean-Philippe Attané and Laurent Vila and Anke Sander and Yann Gallais and Alain Sacuto and Brahim Dkhil and Vincent Garcia and Stéphane Fusil and Agnès Barthélémy and Maximilien Cazayous and Manuel Bibes},
journal= {arXiv preprint arXiv:2007.03344},
year = {2020}
}