$\delta$-掺杂 LaAlO$_{3}$/SrTiO$_{3}$ 异质结构中增强的持续光电导性

我们报道了在 LaAlO$_{3}$/SrTiO$_{3}$ 界面处用 LaMnO$_{3}$ 单分子层进行 $\delta$-掺杂对光电导 (PC) 态的影响。通过将样品暴露于石英灯的宽带光辐射以及 He-Cd 激光器的 325 和 441 nm 谱线来实现 PC。除了显著的电输运改性（随着 LaMnO$_{3}$ 亚单分子层厚度的增加，驱动纯 LaAlO$_{3}$/SrTiO$_{3}$ 界面从金属态转变为绝缘态）之外，我们还观察到了光响应和弛豫时间常数的增强。讨论了基于缺陷团簇、随机势涨落和大晶格弛豫模型的 PC 可能机制。对于纯 LaAlO$_{3}$/SrTiO$_{3}$，光电导似乎源于 Ti 衍生的 $3d$ 带（具有 $e_{g}$ 特征）与 O 2p - Ti $t_{2g}$ 杂化带之间的带间跃迁。当引入分数层的 LaMnO$_{3}$ 时，能带结构发生显著变化。此处，位于光电导隙内的 Mn $e_{g}$ 带（高于费米能级约 $1.5$ eV）导致光激发能量降低，并提高了整体光电导率。