n-SrTiO3(001)/p-Ge(001)界面上层分辨的能带弯曲
材料科学
2018-09-26 v1
摘要
研究了由典型钙钛矿氧化物半导体n-SrTiO3与高迁移率IV族半导体p-Ge组成的的外延异质结的电子性质。采用硬X射线光电子能谱结合一种新的分析方法确定了能带对齐，同时量化了在Ge中发现的存在于其内部的大内置电势。据此，以层分辨的方式绘制了Ge内部的内置电势分布。来自n-SrTiO3中施主的电子向p-Ge的转移在Ge中产生了空间电荷区，导致向下的能带弯曲，其跨越了Ge带隙的大部分。这种强烈的向下能带弯曲促进了可见光下Ge到STO的光生电子转移，有利于驱动与水分解相关的析氢反应。Ti 2p和Sr 3d芯能级线形表明，尽管存在空间电荷层，STO的能带是平的。考虑Ge能带弯曲对能带对齐的影响十分显著，与对所有层平均所得谱得到的结果相比，价带偏移减少了约0.4 eV。密度泛函理论使得从扫描透射电子显微镜图像推断出的候选界面结构模型得以模拟和结构优化。这些结构被用于生成多重切片模拟，相当好地再现了实验图像。这些结构的计算能带偏移与实验吻合良好。
引用
@article{arxiv.1808.04463,
title = {Layer-resolved band bending at the n-SrTiO3(001)/p-Ge(001) interface},
author = {Y. Du and P. V. Sushko and S. R. Spurgeon and M. E. Bowden and J. M. Ablett and T. -L. Lee and N. F. Quackenbush and J. C. Woicik and S. A. Chambers},
journal= {arXiv preprint arXiv:1808.04463},
year = {2018}
}
备注
29 pages, 10 figures