极性异质结中自旋轨道调控的量子电容
介观与纳米尺度物理
2015-02-17 v1
摘要
具有极性膜的氧化物异质结表现出特殊的电子性质，例如其内部界面处的电子重构形成二维金属态。此外，来自极性层的电场破坏反演对称性，并在界面电子系统中产生 Rashba 自旋轨道耦合（RSOC）。我们研究了一种异质结的量子电容，其中金属界面处显著的 RSOC 由表面电极的电场控制。例如，这种结构可由 SrTiO_3 衬底上的 LaAlO_3 薄膜构成，该薄膜由顶部电极栅控。此类异质结可展现出电容的强烈增强 [Li et al., Science 332, 825 (2011)]。电容与异质结的电子压缩率相关，但这两个量并不等价。实际上，向界面转移电荷控制了电容与压缩率之间的关系。我们发现，由于强 RSOC，量子电容可大于经典几何值。然而，与近期研究 [Caprara et al., Phys. Rev. Lett. 109, 196401 (2012); Bucheli et al., Phys. Rev. B 89, 195448 (2014); Seibold et al., Europhys. Lett. 109, 17006 (2015)] 的结果相反，对于 LaAlO_3/SrTiO_3 的实际参数值，压缩率不会变为负值，因此我们发现这些界面处强 RSOC 不会诱导出相分离态。
引用
@article{arxiv.1502.04677,
title = {Spin-orbit controlled quantum capacitance of a polar heterostructure},
author = {Kevin Steffen and Florian Loder and Thilo Kopp},
journal= {arXiv preprint arXiv:1502.04677},
year = {2015}
}