外延 LaAlO3/SrTiO3(001) 异质结的不稳定性、互混与电子结构
材料科学
2015-05-19 v1
摘要
本文采用多方面的实验与理论方法，探讨了典型 LaAlO3/SrTiO3(001) 界面对扩散混合的稳定性问题。我们结合了具有不同元素浓度和空间分离灵敏度的分析方法，研究了使用同轴脉冲激光沉积生长的界面。我们还采用了基于密度泛函理论的计算模型以及经典力场，探索了各种互混原子构型相对于理想化原子突变模型的能量稳定性。通过对各种构型计算能量的统计分析，阐明了互混构型与突变构型的相对热力学稳定性。我们发现，在实验和理论两方面，互混的趋势都非常强烈。我们还测量并计算了关键电子性质，例如电场的存在以及界面处价带不连续性的值。我们发现，在 LaAlO3 或 SrTiO3 中均未测量到可测的电场，并且价带偏移接近于零，将能带不连续性几乎完全分配给了导带边。此外，我们发现，如果不将广泛的互混纳入我们的界面物理模型，就无法在理论上解释这些电子性质。提供最大静电稳定性的原子构型是通过互混消除界面偶极子的构型，这挑战了对该界面导电性的传统解释——电子重构。相反，我们提出了 La 向内扩散并掺杂界面下方 SrTiO3 是观察到的导电性原因的证据。
引用
@article{arxiv.1006.1378,
title = {Instability, Intermixing and Electronic Structure at the Epitaxial LaAlO3/SrTiO3(001) Heterojunction},
author = {S. A. Chambers and M. H. Engelhard and V. Shutthanandan and Z. Zhu and T. C. Droubay and L. Qiao and P. V. Sushko and T. Feng and H. D. Lee and T. Gustafsson and E. Garfunkel and A. B. Shah and J. -M. Zuo and Q. M. Ramasse},
journal= {arXiv preprint arXiv:1006.1378},
year = {2015}
}