通过水吸附调控 n 型 LaAlO3/SrTiO3 界面的电子载流子密度
材料科学
2015-06-15 v1
摘要
我们通过第一性原理电子结构计算，研究了 n 型 LaAlO3/SrTiO3 (LAO/STO) 界面处 LaAlO3 表面水吸附的能量稳定性和解离动力学，及其对界面电子性质的影响。发现在室温环境大气中，包含 3/4 单层（ML）解离水分子的 1 ML 水分子构型吸附在表面时最稳定，而 1 ML 解离水分子构型则是亚稳态的。水分子解离导致 LAO 表面价带顶（VBM）上移，减小了 LAO 表面 VBM 与 STO 导带底之间的带隙。对于具有三层 LAO 晶胞的 LAO/STO 界面，一旦解离水分子的覆盖度达到 1/2 ML，带隙闭合，界面变为金属态，且 LAO/STO 界面的载流子密度随解离水分子覆盖度的增加而增加。我们的研究结果提出了两种控制 LAO/STO 界面电导率的方法：(I) 通过在裸露表面吸附大量水实现绝缘体 - 金属转变；(II) 在室温环境大气中，通过 1 ML 覆盖度下最稳定吸附构型与亚稳态吸附构型之间的转变来改变载流子密度。
引用
@article{arxiv.1303.4156,
title = {Modulation of electron carrier density at the n-type LaAlO3/SrTiO3 interface by water adsorption},
author = {Yun Li and Jaejun Yu},
journal= {arXiv preprint arXiv:1303.4156},
year = {2015}
}