理解双掺杂 SrTiO$_3$ 中电子有效质量的本质

我们提出了一种通过双掺杂机制来调控氧化物半导体中有效质量的方法。我们在一个模型氧化物体系 Sr$_{1-x}$La$_x$TiO$_{3-\delta}$ 中对此进行了演示，在该体系中，我们可以根据填充度或载流子浓度以及散射机制（这取决于所选的镧和氧空位浓度），将有效质量在 6--20$\mathrm{m_e}$ 的范围内进行调控。有效质量值是利用 Sr$_{1-x}$La$_x$TiO$_{3-\delta}$ 薄膜的实测输运性质，通过玻尔兹曼输运方程计算得出的。我们的方法表明有效质量随载流子浓度增加而减小，这为理解氧化物中的输运过程本质提供了一种手段。与传统的迁移率高的半导体相反，氧化物通常具有大的有效质量和低的电子迁移率。