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在 $\mathrm{SrTiO_3}$ 中构筑表面氧空位以形成高迁移率透明准二维电子系统

介观与纳米尺度物理 2022-07-27 v1 材料科学 强关联电子

摘要

准二维电子系统(q-2DES)形成于多种异质结构中,包括氧化物界面。已知 SrTiO3\mathrm{SrTiO_3} 等氧化物中的氧空位(OVs)会产生电子载流子。本文展示了一种利用低能 H2\mathrm{H_2} 等离子体在表面制备 SrTiO3δ\mathrm{SrTiO_{3-\delta}} 的新方法。其 resulting 的 q-2DES 迁移率高达 μ20,000  cm2V1s1\mu \sim 20,000 \; cm^2V^{-1}s^{-1},并在磁电阻中呈现量子振荡。我们通过调节工艺压强可实现更锐利或更弱的限域势。限域更锐利的系统显示出更清晰的量子振荡与类 Kondo 的电阻温度依赖。靠近表面的 OVs 表现为关联 Anderson 杂质,是 Kondo 行为的成因。弱限域系统中的量子振荡较不显著。观察到随温度由弱局域化到反局域化的交叉,但无 Kondo 行为。该工艺还得到一种适于光刻图案化的透明导体。该导体在可见光区的标准优值可与多晶 ITO 薄膜相比,并以相似性能延伸至 λ\lambda 1.5\sim 1.5 μm\mu m 通信波长。

关键词

引用

@article{arxiv.2207.12933,
  title  = {Engineering Surface Oxygen Vacancies in $\mathrm{SrTiO_3}$ to Form a High Mobility and Transparent Quasi Two dimensional Electron System},
  author = {Shyam Sundar Yadav and Shelender Kumar and Pankaj Kumar and Ananth Venkatesan},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2207.12933},
  year   = {2022}
}