金属性SrTaO$_3$薄膜中的大Rashba自旋轨道耦合

在绝缘体(LaAlO$_3$)$_{0.3}$(Sr$_2$AlTaO$_6$)$_{0.7}$衬底上成功制备了厚度（t）小于74 nm的SrTaO$_3$外延薄膜。t大于8.6 nm的薄膜表现出金属导电性。当t大于42 nm时，电导率和迁移率均随t增加而下降，表明厚SrTaO$_3$薄膜的不稳定性。TEM图像和XRD强度也支持了这一不稳定性。对于t小于25 nm的金属性薄膜，利用二维弱反局域化理论对磁电阻进行分析，推导出了自旋轨道耦合引起的能带分裂（Δ$_{so}$）和Rashba参数（α$_R$）。Δ$_{so}$的值范围从26到120 meV，这是与其他金属氧化物薄膜（如SrNbO$_3$、SrIrO$_3$和La$_{2/3}$Sr$_{1/3}$MnO$_3$薄膜）相比最大的，表明SrTaO$_3$中的自旋轨道耦合是迄今为止报道的金属钙钛矿氧化物中最大的。我们SrTaO$_3$薄膜的α$_R$值范围从8.8×10$^{-13}$到1.7×10$^{-12}$ eV m，远大于其他金属氧化物薄膜报道的值。