Nb 掺杂 SrTiO$_3$ (100)、(110) 和 (111) 单晶中的表面增强共价性与 Madelung 势
材料科学
2023-04-10 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
在 630 {\deg}C 下于 UHV 中退火后，利用角分辨光电子能谱对 (100)、(110) 和 (111) SrTiO 表面进行实验研究，探讨了表面增强共价性对 Madelung 势的影响。核心能级光谱（O 1s、Sr 3d 和 Ti 2p）的解卷积区分了体相和表面成分，并用表面增强共价性（SEC）进行了解释。通过将实验测量的结合能与在局域化空穴点离子模型框架内发展的理论计算进行比较，我们定量确定了体相和表面 Sr 和 Ti 位点的有效电子占据数。我们的结果证实了体相 STO 中 SrO 键本质上为离子性，而 TiO 键具有部分共价性。对于所有三个表面，阳离子 Ti 和 Sr 的电子占据数均大于体相。表面共价性使表面的 Madelung 势移动了 {\Delta}EM。{\Delta}EM 在 (111) 表面处最小，经过 (100) 逐渐增加，在 (110) 处达到最大。角分辨价带光谱和功函数值也证实了这一趋势。结果与表面以 dd 电荷涨落占主导、而体相中金属-配体电荷转移在能量上更有利相一致。
引用
@article{arxiv.2304.03480,
title = {Surface enhanced covalency and Madelung potentials in Nb doped SrTiO$_3$ (100), (110) and (111) single crystals},
author = {G. M. Vanacore and L. F. Zagonel and N. Barrett},
journal= {arXiv preprint arXiv:2304.03480},
year = {2023}
}
备注
10 pages, 10 figures