氧化物界面处的高迁移率二维电子气：起源与机遇
材料科学
2013-12-16 v1
摘要
在绝缘复杂氧化物之间明确定义的界面处发现二维电子气 (2DEG)，为新一代全氧化物电子器件提供了机遇。特别是，由通式 ABO3 表示的两种钙钛矿绝缘体（如 LaAlO3 和 SrTiO3）界面处的 2DEG 引起了广泛关注。近年来，在破解界面导电起源之谜、设计新型氧化物界面以及显著提高界面载流子迁移率方面取得了进展。这些成就开启了探索复杂氧化物基础物理与应用物理的大门。在此，我们回顾了最近在 SrTiO3 基异质结构中通过界面氧化还原反应控制金属与绝缘界面的实验工作。由于 SrTiO3 表面存在氧空位，当覆盖层氧化物 ABO3 的 B 位涉及 Al、Ti、Zr 或 Hf 元素时，可在钙钛矿型界面处产生室温金属导电性。此外，依靠界面稳定的氧空位，我们在 SrTiO3 与具有相容氧离子子晶格的尖晶石 {\gamma}-Al2O3 外延膜之间的异质界面处创造了一种新型 2DEG。该尖晶石/钙钛矿氧化物 2DEG 表现出超过 100,000 cm2V-1s-1 的电子迁移率，比迄今为止研究的钙钛矿型界面高出一个数量级以上。我们的发现为设计高迁移率全氧化物电子器件铺平了道路，并开启了利用复杂氧化物研究介观物理的途径。
引用
@article{arxiv.1309.2124,
title = {High-Mobility Two-Dimensional Electron Gases at Oxide Interfaces: Origins and Opportunities},
author = {Y. Z. Chen and N. Pryds and J. R. Sun and B. G. Shen and S. Linderoth},
journal= {arXiv preprint arXiv:1309.2124},
year = {2013}
}
备注
29 pages, 11 figures. Invited topical review for Chin. Phys. B.; To be published in Dec. 2013