复杂氧化物中单个掺杂原子的原子级三维成像
材料科学
2022-09-21 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
极小比例的掺杂原子即可彻底改变宿主材料的物理性质。例如，化学掺杂控制半导体的电子输运行为，并在氧化物中引发广泛的涌现电学与磁学现象。然而，在轻掺杂体系中单个掺杂原子的成像仍是一项重大挑战，阻碍了决定原子级物理的位点特异性效应与局域掺杂浓度的表征。在此，我们应用原子探针层析（APT）来分辨窄带隙半导体 ErMnO3 中比例为 0.04 原子百分数的个别 Ti 原子。我们的三维成像在晶胞层级测量 Ti 浓度，提供关于 ErMnO3 晶格内掺杂分布的定量信息。高分辨率 APT 图谱揭示了单个 Ti 原子的三维晶格位置，表明它们位于 Mn 层内，无团簇或其他化学不均匀性的迹象。单个掺杂原子的三维原子级可视化可为复杂氧化物中局域结构-性质关系的研究提供新机遇，代表着向下一代氧化物电子学中控制掺杂驱动量子现象迈出的重要一步。
引用
@article{arxiv.2111.00317,
title = {Atomic-scale 3D imaging of individual dopant atoms in a complex oxide},
author = {K. A. Hunnestad and C. Hatzoglou and Z. M. Khalid and P. E. Vullum and Z. Yan and E. Bourret and A. T. J. van Helvoort and S. M. Selbach and D. Meier},
journal= {arXiv preprint arXiv:2111.00317},
year = {2022}
}