铁电界面处二维电子气形成模型
介观与纳米尺度物理
2015-07-30 v2 材料科学
摘要
由于极性不连续而在氧化物界面处形成二维电子气，因其引发的多种有趣效应已产生大量研究活动。本文研究在何种情况下类似过程也能发生在铁电薄膜下方。我们使用一个简单的朗道(Landau)模型来证明，在缺乏外禀屏蔽机制时，通过电子重构可在铁电薄膜中稳定单畴相。与 LaAlO/SrTiO 异质结构不同，界面处自由电荷随厚度的出现是突变的。这一预测通过对外延自由站立 PbTiO slab 进行第一性原理模拟得到证实。该模型还用于预测系统对外加电场的响应，表明二维电子气可以非连续且非易失的方式开关。此外，极化的反转可用于在二维电子气与二维空穴气之间切换，原则上它们应具有非常不同的输运性质。我们讨论了极化畴的可能形成，以及此种构型如何与界面处自由电荷的自发积累相竞争。
引用
@article{arxiv.1503.07039,
title = {Model of two-dimensional electron gas formation at ferroelectric interfaces},
author = {Pablo Aguado-Puente and Nicholas. C. Bristowe and Binglun Yin and Raku Shirasawa and Philippe Ghosez and Peter B. Littlewood and Emilio Artacho},
journal= {arXiv preprint arXiv:1503.07039},
year = {2015}
}
备注
19 pages, 10 figures