半导体-结晶氧化物异质结中表面终止对电荷转移与能带对齐的调控

异质结中的电荷重分布长期以来被用于诱导材料体系中的功能响应。此处我们考察终止表面的组成如何影响由 Si 与结晶复杂氧化物 SrTiO$_{3}$ 构成的异质结中的电荷转移。由于表面耗尽，Si 中的游离电子跨越界面迁移至 SrTiO$_{3}$ 表面。该电子转移反过来在界面处产生电场，修饰与 SrTiO$_{3}$ 和 Si 之间成键相关的界面偶极，导致能带对齐由 II 型变为 III 型。通过在 SrTiO$_{3}$ 表面覆盖超薄 BaO、SrO 或 TiO$_{2}$ 层，可削弱或抑制跨界面电荷转移。第一性原理建模表明氧的吸附是驱动 SrTiO$_{3}$ 表面耗尽的原因。表面与埋藏界面之间的电子耦合拓展了半导体-结晶氧化物异质结的功能性。