在钙钛矿氧化物界面实现室温电子迁移率超过 100 cm²/Vs 的二维电子气
介观与纳米尺度物理
2024-11-25 v1 材料科学
摘要
在钙钛矿氧化物异质结构中，体相功能特性与外延界面上的涌现物理现象共存。特别地，两层绝缘氧化物界面处的电荷转移可导致二维电子气（2DEG）的形成，其可能应用于高电子迁移率晶体管和铁电场效应晶体管等。然而，到目前为止，氧化物 2DEG 的实现在很大程度上局限于单晶衬底与外延薄膜之间的界面，阻碍了其在更大器件架构中的可控放置。此外，受衬底限制的钙钛矿氧化物界面质量因众所周知的低电子迁移率而制约了室温 2DEG 性能。在本工作中，我们展示了在钙钛矿氧化物 BaSnO 和 LaInO 的外延界面处可控地创建界面 2DEG，其室温电子迁移率高达 119 cm²/Vs——这是目前报道的钙钛矿氧化物 2DEG 的最高室温值。通过在氧化物分子束外延中采用最先进的沉积模式的组合，我们的方法为优化和原位调控远离衬底界面的两层外延氧化物之间的界面提供了另一个自由度。因此，我们期望该方法可推广至钙钛矿氧化物 2DEG 系统的一般类别，并使其能够更好地兼容新型器件概念和跨材料平台的集成。
引用
@article{arxiv.2408.07659,
title = {Enabling two-dimensional electron gas with high room-temperature electron mobility exceeding 100 cm$^2$/Vs at a perovskite oxide interface},
author = {Georg Hoffmann and Martina Zupancic and Aysha A. Riaz and Curran Kalha and Christoph Schlueter and Andrei Gloskovskii and Anna Regoutz and Martin Albrecht and Johanna Nordlander and Oliver Bierwagen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2408.07659},
year = {2024}
}
备注
article including supplementary information