LaAlO3/SrTiO3 异质结构中意外的终止切换与极性补偿
材料科学
2018-11-28 v1
摘要
由带电离子平面组成的极性晶体若不对不断增长的偶极进行平衡获取表面变化，便无法自然存在。所需变化可表现为结构或电子形式。LaAlO3/SrTiO3 体系中早已观察到电子不对称性。在 LaAlO3/TiO2-SrTiO3 界面附近观察到电子积累，而 LaAlO3/SrO-SrTiO3 堆叠为绝缘体。此处，我们观察到与 SrTiO3 晶体两种不同表面层（TiO2 与 SrO）接触的、名义化学计量比 LaAlO3 薄膜的表面化学终止存在不对称性的证据。利用多种元素特异性探针，我们发现无论 SrTiO3 衬底表面起始终止如何，LaAlO3 的表面终止均为 AlO2。我们结合跨平面隧穿测量与第一性原理计算，理解这一意外终止对 LaAlO3/SrTiO3 异质结构能带对齐与极性补偿的影响。LaAlO3 极性补偿的不对称性及其导致的电子特性，将从根本限制氧化物异质结构的原子级控制。
引用
@article{arxiv.1801.06284,
title = {Unexpected Termination Switching and Polarity Compensation in LaAlO3/SrTiO3 heterostructures},
author = {Guneeta Singh-Bhalla and Pim B. Rossen and Gunnar K. Palsson and Jaganatha S. Suresha and Di Yi and Abhigyan Dasgupta and David Doenning and Victor G. Ruiz and Ajay K. Yadav and Morgan Trassin and John T. Heron and Charles S. Fadley and Rossitza Pentcheva and Jayakanth Ravichandran and Ramamoorthy Ramesh},
journal= {arXiv preprint arXiv:1801.06284},
year = {2018}
}