基于角分辨光电子能谱的 Ti2O3 薄膜电子能带结构研究
强关联电子
2022-07-13 v1 材料科学
应用物理
摘要
Ti2O3 在约 450 K 处呈现独特的金属-绝缘体转变(MIT),跨越约 150 K 的宽温度范围。这种伴随晶格变形的宽温 MIT 不同于大多数其他过渡金属氧化物中观察到的尖锐 MIT。一个长期存在的问题是确定电子-电子关联在 Ti2O3 电子结构与 MIT 中的作用。然而,Ti2O3 能带结构信息的缺乏阻碍了对这一异常物理性质起源的探究。本文中,我们借助角分辨光电子能谱(ARPES)报道了轻微空穴掺杂的绝缘 Ti2O3 薄膜的电子能带结构。ARPES 在单晶外延薄膜表面显示出清晰的能带色散。实验获得的能带结构与基于密度泛函理论(DFT)并结合广义梯度近似 + U 修正的能带结构计算结果相比较。所得能带结构与 U = 2.2 eV 时的 DFT 计算吻合良好,表明电子-电子关联在 Ti2O3 电子结构中起重要作用。此外,随 U 变化的详细分析表明,Ti2O3 特征性 MIT 的起源是由晶格变形引起费米面改变所导致的半金属-半金属或半金属-半导体转变。
引用
@article{arxiv.2205.04950,
title = {Electronic band structure of Ti2O3 thin films studied by angle-resolved photoemission spectroscopy},
author = {Naoto Hasegawa and Kohei Yoshimatsu and Daisuke Shiga and Tatsuhiko Kanda and Satoru Miyazaki and Miho Kitamura and Koji Horiba and Hiroshi Kumigashira},
journal= {arXiv preprint arXiv:2205.04950},
year = {2022}
}
备注
Main manuscript: 30 pages, 4 figures, Supplemental Material: 23 pages, 15 figures