SrTiO3 表面带隙收缩与负电子压缩性的直接观测
材料科学
2026-04-24 v1
摘要
本工作研究并比较了在紫外 (UV) 光诱导电子掺杂下 SrTiO3 与 KTaO3 的电子结构。使用角分辨光电子能谱 (ARPES), 系统考察了 SrTiO3 与 KTaO3 表面电子结构随电子密度变化的演化。与 KTaO3 不同, SrTiO3 显示出其表面带隙约减 390 meV, 伴随价带峰向更低的结合能偏移最多 200 meV, 这不寻常的行为构成了负电子压缩性 (NEC) 的光谱特征。密度泛函理论计算对实验观察提供了定性支持。计算显示, 表面形成已降低 SrTiO3 接近带隙的间隔, 而额外电子积聚进一步将薄片推向更金属化状态;氧空位模型同样产生强烈的带隙缩小, 指出贡献观察到的表面带隙收缩的可能机制。这些发现在 SrTiO3 表面建立了带隙工程与 NEC 效应之间的直接光谱联系, 突显了 SrTiO3 在下一代氧化物电子器件、光电器件及高性能电容能源存储器件应用中的潜力。
引用
@article{arxiv.2604.21783,
title = {Direct observation of surface bandgap shrinkage and negative electronic compressibility in SrTiO3},
author = {Warakorn Jindata and Trung-Phuc Vo and Chutchawan Jaisuk and Sung-Kwan Mo and Thanh-Tien Nguyen and Ján Minár and Worawat Meevasana},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.21783},
year = {2026}
}
备注
34 pages, 12 figures