stringtranslate.com

Интерфейс алюмината лантана и титаната стронция

Красный прямоугольник LAO находится поверх прямоугольника STO. Зеленый 2D электронный газ нарисован на интерфейсе.

Интерфейс между алюминатом лантана (LaAlO 3 ) и титанатом стронция (SrTiO 3 ) является примечательным интерфейсом материалов, поскольку он проявляет свойства, не обнаруженные в его составляющих материалах. По отдельности LaAlO 3 и SrTiO 3 являются немагнитными изоляторами , однако интерфейсы LaAlO 3 /SrTiO 3 могут проявлять электрическую металлическую проводимость , [1] сверхпроводимость , [2] ферромагнетизм , [3] большое отрицательное магнитосопротивление в плоскости , [4] и гигантскую устойчивую фотопроводимость . [5] Изучение того, как эти свойства возникают на интерфейсе LaAlO 3 /SrTiO 3, является растущей областью исследований в физике конденсированных сред .

Эмерджентные свойства

Проводимость

При правильных условиях интерфейс LaAlO 3 /SrTiO 3 является электропроводным, как металл. Угловая зависимость осцилляций Шубникова–де Гааза указывает на то, что проводимость двумерна, [6] что заставляет многих исследователей называть ее двумерным электронным газом (2DEG). Двумерность не означает, что проводимость имеет нулевую толщину, а скорее то, что электроны ограничены движением только в двух направлениях. Иногда ее также называют двумерной электронной жидкостью (2DEL), чтобы подчеркнуть важность межэлектронных взаимодействий. [7]

Условия, необходимые для проводимости

Не все интерфейсы LaAlO 3 /SrTiO 3 являются проводящими. Обычно проводимость достигается только тогда, когда:

Проводимость может быть также достигнута , когда SrTiO 3 легирован кислородными вакансиями; однако в этом случае интерфейс технически представляет собой LaAlO 3 /SrTiO 3−x вместо LaAlO 3 /SrTiO 3 .

Гипотезы проводимости

Источник проводимости на границе LaAlO 3 /SrTiO 3 обсуждается уже много лет. SrTiO 3 — это широкозонный полупроводник, который может быть легирован n-типом различными способами. Выяснение механизма, лежащего в основе проводимости, является основной целью текущих исследований. Четыре основные гипотезы:

Полярное стробирование
До достижения критической толщины полоса STO плоская, а полоса LAO наклонена вверх (от интерфейса).
Ниже критической толщины : по мере удаления от интерфейса энергия электронов в LaAlO 3 возрастает из-за встроенного электрического поля LaAlO 3 . (Не в масштабе)
Рисунок диаграммы края полосы после достижения критической толщины. Трудно описать словами быстро.
Выше критической толщины : по мере того, как LaAlO 3 становится толще, энергия электронов на поверхности возрастает настолько, что они уходят, оставляя дырки (или кислородные вакансии) позади. Положительно заряженные дырки (или кислородные вакансии) притягивают электроны к самым низкоэнергетическим пустым состояниям, расположенным в зоне проводимости SrTiO 3 . (Не в масштабе)

Полярное затворение было первым механизмом, использованным для объяснения проводимости на интерфейсах LaAlO 3 /SrTiO 3 . [1] Он постулирует, что LaAlO 3 , который является полярным в направлении 001 (с чередующимися слоями положительного и отрицательного заряда), действует как электростатический затвор на полупроводниковом SrTiO 3 . [1] Когда слой LaAlO 3 становится толще трех элементарных ячеек, его энергия валентной зоны поднимается выше уровня Ферми , в результате чего на внешней поверхности LaAlO 3 дырки (или положительно заряженные кислородные вакансии [9] ) образуются . Положительный заряд на поверхности LaAlO 3 притягивает отрицательный заряд к близлежащим доступным состояниям. В случае интерфейса LaAlO 3 /SrTiO 3 это означает, что электроны накапливаются на поверхности SrTiO 3 , в d-зонах Ti.

Сильные стороны гипотезы полярного затвора в том, что она объясняет, почему для проводимости требуется критическая толщина в четыре элементарных ячейки LaAlO 3 и почему для проводимости требуется, чтобы SrTiO 3 был оканчен TiO 2. Гипотеза полярного затвора также объясняет, почему легирование LaAlO 3 увеличивает критическую толщину для проводимости. [10]

Одной из слабостей гипотезы является то, что она предсказывает, что пленки LaAlO 3 должны демонстрировать встроенное электрическое поле; до сих пор эксперименты по рентгеновской фотоэмиссии [11] [12] [13] [14] и другие эксперименты [15] [16] [17] показали мало или вообще не показали встроенного поля в пленках LaAlO 3. Гипотеза полярного затвора также не может объяснить, почему Ti 3+ обнаруживается, когда пленки LaAlO 3 тоньше критической толщины для проводимости. [12]

Гипотезу полярного затвора иногда называют гипотезой полярной катастрофы [18], намекая на контрфактуальный сценарий, в котором электроны не накапливаются на интерфейсе, а вместо этого напряжение в LaAlO 3 накапливается вечно. Гипотезу также называют гипотезой электронной реконструкции [18], подчеркивая тот факт, что электроны, а не ионы, движутся, чтобы компенсировать нарастающее напряжение.

Вакансии кислорода

Другая гипотеза заключается в том, что проводимость обеспечивается свободными электронами, оставленными кислородными вакансиями в SrTiO 3 . [19] Известно, что SrTiO 3 легко легируется кислородными вакансиями, поэтому изначально это считалось многообещающей гипотезой. Однако измерения спектроскопии потери энергии электронов ограничили плотность кислородных вакансий значительно ниже плотности, необходимой для обеспечения измеренных плотностей свободных электронов. [20] Другая предлагаемая возможность заключается в том, что кислородные вакансии на поверхности LaAlO 3 удаленно легируют SrTiO 3 . [12] В общих условиях роста могут сосуществовать несколько механизмов. Систематическое исследование [21] в широком пространстве параметров роста продемонстрировало различные роли, которые играют образование кислородных вакансий и полярное затворение на различных интерфейсах. Очевидное различие между кислородными вакансиями и полярным затвором в создании проводимости интерфейса заключается в том, что носители из кислородных вакансий термически активируются, поскольку донорный уровень кислородных вакансий обычно отделен от зоны проводимости SrTiO 3 , следовательно, проявляя эффект вымораживания носителей [22] при низких температурах; в противоположность этому, носители, возникающие из полярного затвора, переносятся в зону проводимости SrTiO 3 (Ti 3d-орбитали) и поэтому вырождены. [21]

Смешивание

Лантан является известной легирующей примесью в SrTiO 3 , [23] поэтому было высказано предположение, что La из LaAlO 3 смешивается с SrTiO 3 и легирует его n-типом. Многочисленные исследования показали, что смешивание происходит на интерфейсе; [24] однако не ясно, достаточно ли смешивания, чтобы обеспечить все свободные носители. Например, перевернутый интерфейс между пленкой SrTiO 3 и подложкой LaAlO 3 является изолирующим. [25]

Структурные искажения

Четвертая гипотеза заключается в том, что кристаллическая структура LaAlO 3 претерпевает октаэдрические вращения в ответ на деформацию SrTiO 3 . Эти октаэдрические вращения в LaAlO 3 вызывают октаэдрические вращения в SrTiO 3 , увеличивая ширину d-зоны Ti достаточно, чтобы электроны больше не были локализованы. [26]

Сверхпроводимость

Сверхпроводимость была впервые обнаружена в интерфейсах LaAlO 3 /SrTiO 3 в 2007 году с критической температурой ~200 мК. [27] Как и проводимость, сверхпроводимость, по-видимому, является двумерной. [2]

Ферромагнетизм

Намеки на ферромагнетизм в LaAlO 3 /SrTiO 3 были впервые замечены в 2007 году, когда голландские исследователи наблюдали гистерезис в магнитосопротивлении LaAlO 3 /SrTiO 3 . [28] Последующие измерения с помощью крутящей магнитометрии показали, что магнетизм в LaAlO 3 /SrTiO 3 сохранялся вплоть до комнатной температуры. [29] В 2011 году исследователи из Стэнфордского университета использовали сканирующий SQUID для прямого отображения ферромагнетизма и обнаружили, что он возникал в неоднородных участках. [3] Как и проводимость в LaAlO 3 /SrTiO 3 , магнетизм появлялся только тогда, когда пленки LaAlO 3 были толще нескольких элементарных ячеек. [30] Однако, в отличие от проводимости, магнетизм наблюдался как на поверхностях с окончанием SrO, так и на поверхностях с окончанием TiO 2 . [30]

Открытие ферромагнетизма в системе материалов, которая также является сверхпроводником, вызвало шквал исследований и дискуссий, поскольку ферромагнетизм и сверхпроводимость почти никогда не сосуществуют вместе. [3] Ферромагнетизм требует, чтобы электронные спины выстраивались, в то время как сверхпроводимость обычно требует, чтобы электронные спины антивыстраивались.

Магнитосопротивление

Измерения магнитосопротивления являются основным экспериментальным инструментом, используемым для понимания электронных свойств материалов. Магнитосопротивление интерфейсов LaAlO 3 /SrTiO 3 использовалось для выявления двумерной природы проводимости, концентраций носителей (через эффект Холла ), подвижности электронов и многого другого. [6]

Поле, применяемое вне плоскости

При слабом магнитном поле магнитосопротивление LaAlO 3 /SrTiO 3 является параболическим в зависимости от поля, как и ожидалось для обычного металла. [31] Однако при более сильных полях магнитосопротивление, по-видимому, становится линейным в зависимости от поля. [31] Линейное магнитосопротивление может иметь много причин, но до сих пор нет научного консенсуса о причине линейного магнитосопротивления в интерфейсах LaAlO 3 /SrTiO 3. [31] Линейное магнитосопротивление также было измерено в чистых кристаллах SrTiO 3 , [32] поэтому оно может быть не связано с возникающими свойствами интерфейса.

Поле, приложенное в плоскости

При низкой температуре (T < 30 К) интерфейс LaAlO 3 /SrTiO 3 демонстрирует отрицательное магнитосопротивление в плоскости, [31] иногда достигающее -90%. [4] Большое отрицательное магнитосопротивление в плоскости приписывается усиленному спин-орбитальному взаимодействию интерфейса. [4] [33]

Распределение электронного газа в LaAlO3/SrTiO3интерфейс

Экспериментально профиль плотности заряда электронного газа на границе LaAlO 3 /SrTiO 3 имеет сильно асимметричную форму с быстрым начальным затуханием в течение первых 2 нм и выраженным хвостом, который простирается примерно до 11 нм. [34] [35] Широкий спектр теоретических расчетов подтверждает этот результат. Важно, что для получения распределения электронов необходимо учитывать зависящую от поля диэлектрическую проницаемость SrTiO 3 . [36] [37] [38]

Сравнение с другими двумерными электронными газами

Двумерный электронный газ , возникающий на интерфейсе LaAlO 3 /SrTiO 3, примечателен по двум основным причинам. Во-первых, он имеет очень высокую концентрацию носителей, порядка 10 13 см −2 . Во-вторых, если гипотеза полярного стробирования верна, двумерный электронный газ имеет потенциал быть полностью свободным от беспорядка , в отличие от других двумерных электронных газов, для образования которых требуется легирование или стробирование . Однако до сих пор исследователи не смогли синтезировать интерфейсы, которые реализуют обещание низкого беспорядка.

Методы синтеза

На схеме показано следующее: Лазерный луч фокусируется линзой, попадает в вакуумную камеру и попадает в точку, обозначенную как цель. Показано, как плазменный шлейф покидает цель и направляется к нагретой подложке.
Интерфейсы синтезируются путем воздействия лазером на мишень LaAlO 3. Удаляемый материал отлетает от мишени и приземляется на нагретый кристалл SrTiO 3 .

Большинство интерфейсов LaAlO 3 /SrTiO 3 синтезируются с использованием импульсного лазерного осаждения . Мощный лазер аблирует мишень LaAlO 3 , и струя выброшенного материала осаждается на нагретую подложку SrTiO 3. Типичные используемые условия:

Некоторые интерфейсы LaAlO 3 /SrTiO 3 также были синтезированы с помощью молекулярно-лучевой эпитаксии , распыления и осаждения атомных слоев . [40]

Похожие интерфейсы

Чтобы лучше понять интерфейс LaAlO 3 /SrTiO 3 , исследователи синтезировали ряд аналогичных интерфейсов между другими полярными перовскитными пленками и SrTiO 3 . Некоторые из этих аналогов обладают свойствами, аналогичными LaAlO 3 /SrTiO 3 , но некоторые — нет.

Проводящие интерфейсы

Изолирующие интерфейсы

Приложения

По состоянию на 2015 год не существует коммерческих приложений интерфейса LaAlO 3 /SrTiO 3. Однако были предложены спекулятивные приложения, включая полевые устройства, датчики, фотодетекторы и термоэлектрики; [53] связанный LaVO 3 /SrTiO 3 является функциональным солнечным элементом [54], хотя до сих пор с низкой эффективностью. [55]

Ссылки

  1. ^ abcd Ohtomo, A.; Hwang (29 января 2004 г.). "Высокомобильный электронный газ на гетероинтерфейсе LaAlO 3 /SrTiO 3 ". Nature . 427 (6973): 423–426. Bibcode :2004Natur.427..423O. doi :10.1038/nature02308. PMID  14749825. S2CID  4419873.
  2. ^ ab Gariglio, S.; Reyren, N.; Caviglia, AD; Triscone, J.-M. (31 марта 2009 г.). "Сверхпроводимость на интерфейсе LaAlO3/SrTiO3". Journal of Physics: Condensed Matter . 21 (16): 164213. Bibcode : 2009JPCM...21p4213G. doi : 10.1088/0953-8984/21/16/164213. PMID  21825393. S2CID  41420637.
  3. ^ abc Bert, Julie A.; Kalisky, Bell; Kim, Hikita; Hwang, Moler (4 сентября 2011 г.). «Прямое изображение сосуществования ферромагнетизма и сверхпроводимости на интерфейсе LaAlO3/SrTiO3». Nature Physics . 7 (10): 767–771. arXiv : 1108.3150 . Bibcode :2011NatPh...7..767B. doi :10.1038/nphys2079. S2CID  10809252.
  4. ^ abc Ben Shalom, M.; Sachs, Rakhmilevitch; Palevski, Dagan (26 марта 2010 г.). "Tuning Spin-Orbit Coupling and Superconductivity at the SrTiO 3 /LaAlO 3 Interface: A Magnetotransport Study". Physical Review Letters . 104 (12): 126802. arXiv : 1001.0781 . Bibcode :2010PhRvL.104l6802B. doi :10.1103/PhysRevLett.104.126802. PMID  20366556. S2CID  43174779.
  5. ^ Тебано, Антонелло; Э Фаббри; Д Перголези; Г. Балестрино; Э Траверса (19 января 2012 г.). «Гигантская постоянная фотопроводимость при комнатной температуре в гетероструктурах SrTiO3/LaAlO3». АСУ Нано . 6 (2): 1278–1283. дои : 10.1021/nn203991q. ПМИД  22260261.
  6. ^ ab Caviglia, AD; Gariglio, Cancellieri; Sacepe, Fete; Reyren, Gabay; Morpurgo, Triscone (1 декабря 2010 г.). "Двумерные квантовые осцилляции проводимости на интерфейсах LaAlO 3 /SrTiO 3 ". Physical Review Letters . 105 (23): 236802. arXiv : 1007.4941 . Bibcode :2010PhRvL.105w6802C. doi :10.1103/PhysRevLett.105.236802. PMID  21231492. S2CID  20721463.
  7. ^ Breitschaft, M; V. Tinkl; N. Pavlenko; S. Paetel; C. Richter; JR Kirtley; YC Liao; G. Hammerl; V. Eyert; T. Kopp; J. Mannhart (2010). "Двумерное состояние электронной жидкости на интерфейсах LaAlO 3 -SrTiO 3 ". Physical Review B . 81 (15): 153414. arXiv : 0907.1176 . Bibcode :2010PhRvB..81o3414B. doi :10.1103/PhysRevB.81.153414. S2CID  119183930.
  8. ^ Thiel, S.; Hammerl, Schmehl; Schneider, Mannhart (29 сентября 2006 г.). «Перестраиваемые квазидвумерные электронные газы в оксидных гетероструктурах». Science . 313 (5795): 1942–1945. Bibcode :2006Sci...313.1942T. doi :10.1126/science.1131091. PMID  16931719. S2CID  31701967.
  9. ^ Робертсон, Дж.; С. Дж. Кларк (28 февраля 2011 г.). «Пределы легирования оксидов» (PDF) . Physical Review B. 83 ( 7): 075205. Bibcode : 2011PhRvB..83g5205R. doi : 10.1103/PhysRevB.83.075205.
  10. ^ ab Reinle-Schmitt, ML; Cancellieri, Li; Fontaine, Medarde; Pomjakushina, Scheider; Gariglio, Ghosez; Triscone, Willmott (3 июля 2012 г.). "Tunable Conductability threshold at polar oxide interfaces". Nature Communications . 3 : 932. Bibcode : 2012NatCo...3..932R. doi : 10.1038/ncomms1936 . PMID  22760631.
  11. ^ Бернер, Г.; А. Мюллер; Ф. Пфафф; Дж. Вальде; К. Рихтер; Дж. Маннхарт; С. Тисс; А. Глосковский; В. Друбе; М. Синг; Р. Классен (6 сентября 2013 г.). "Выравнивание полос в гетероструктурах оксида LaAlO3/SrTiO3, выведенное из жесткой рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии" (PDF) . Physical Review B . 88 (11): 115111. Bibcode :2013PhRvB..88k5111B. doi :10.1103/PhysRevB.88.115111.
  12. ^ abc Слоотен, Э.; Чжун; Молеграаф; Эркес; де Йонг; Масси; ван Хоймен; Круизе; Вендерих; Клейбекер; Горгой; Хильгенкамп; Бринкман; Хейбен; Рейндерс; Пустой; Костер; Келли; Золотой (25 февраля 2013 г.). «Жесткая рентгеновская фотоэмиссия и исследование внутреннего электрического поля в оксидных гетероструктурах SrTiO 3 /LaAlO 3 теорией функционала плотности ». Физический обзор B . 87 (8): 085128. arXiv : 1301.2179 . Бибкод : 2013PhRvB..87h5128S. doi : 10.1103/PhysRevB.87.085128. S2CID  119302902.
  13. ^ Drera, G.; G. Salvinelli; A. Brinkman; M. Huijben; G. Koster; H. Hilgenkamp; G. Rijnders; D. Visentin; L. Sangaletti (25 февраля 2013 г.). "Band offsets and density of Ti3+ states probed by x-ray photoemission on LaAlO3/SrTiO3 heterointerfaces and their LaAlO3 and SrTiO3 bulk precursors". Physical Review B . 87 (7): 075435. arXiv : 1211.5519 . Bibcode :2013PhRvB..87g5435D. doi :10.1103/PhysRevB.87.075435. S2CID  118543781.
  14. ^ Segal, Y.; JH Ngai; JW Reiner; FJ Walker; CH Ahn (23 декабря 2009 г.). "Исследования рентгеновской фотоэмиссии перехода металл-изолятор в структурах LaAlO3/SrTiO3, выращенных методом молекулярно-лучевой эпитаксии". Physical Review B. 80 ( 24): 241107. Bibcode : 2009PhRvB..80x1107S. doi : 10.1103/PhysRevB.80.241107.
  15. ^ Хуан, Бо-Чао; Я-Пин Чиу; По-Чэн Хуан; Вэнь-Цзин Ван; Ву Тхань Тра; Джан-Чи Ян; Цин Хэ; Цзюнь-Юань Линь; Чиа-Сенг Чанг; Ин-Хао Чу (12 декабря 2012 г.). «Сопоставление выравнивания зон на сложных оксидных гетероинтерфейсах». Письма о физических отзывах . 109 (24): 246807. Бибкод : 2012PhRvL.109x6807H. doi : 10.1103/PhysRevLett.109.246807. ПМИД  23368366.
  16. ^ Cancellieri, C.; D. Fontaine; S. Gariglio; N. Reyren; AD Caviglia; A. Fête; SJ Leake; SA Pauli; PR Willmott; M. Stengel; Ph Ghosez; J.-M. Triscone (28 июля 2011 г.). "Электрострикция на границе раздела LaAlO3/SrTiO3". Physical Review Letters . 107 (5): 056102. Bibcode : 2011PhRvL.107e6102C. doi : 10.1103/PhysRevLett.107.056102. PMID  21867080.
  17. ^ Сингх-Бхалла, Гунита; Кристофер Белл; Джаякант Равичандран; Уолтер Симонс; Ясуюки Хикита; Саиф Салахуддин; Артур Ф. Хебард; Гарольд Ю. Хван; Рамамурти Рамеш (2011). «Встроенная и наведенная поляризация на гетеропереходах LaAlO3/SrTiO3». Физика природы . 7 (1): 80–86. arXiv : 1005.4257 . Бибкод : 2011NatPh...7...80S. дои : 10.1038/nphys1814. S2CID  118619964.
  18. ^ ab Savoia, A; D. Paparo; P. Perna; Z. Ristic; M. Salluzzo; F. Miletto Granozio; U. Scotti di Uccio; C. Richter; S. Thiel; J. Mannhart; L. Marrucci (4 сентября 2009 г.). "Полярная катастрофа и электронные реконструкции на интерфейсе LaAlO3/SrTiO3: доказательства из оптической генерации второй гармоники". Physical Review B. 80 ( 7): 075110. arXiv : 0901.3331 . Bibcode : 2009PhRvB..80g5110S. doi : 10.1103/PhysRevB.80.075110. S2CID  52218313.
  19. ^ Калабухов, Алексей; Роберт Гуннарссон; Йохан Бёрьессон; Ева Олссон; Торд Клаэсон; Даг Винклер (1214). "Влияние кислородных вакансий в подложке SrTiO3 на электрические свойства интерфейса LaAlO3/SrTiO3". Physical Review B. 75 ( 12): 121404. arXiv : cond-mat/0603501 . Bibcode : 2007PhRvB..75l1404K. doi : 10.1103/PhysRevB.75.121404.
  20. ^ Кантони; Гаскес, Граноцио; Оксли, Варела; Лупини, Пенникук; Арута, Уччио; Перна, Маккариелло (2012). «Перенос электронов и ионные смещения в источнике двумерного электронного газа на интерфейсе LAO/STO: прямые измерения с пространственным разрешением атомной колонки». Advanced Materials . 24 (29): 3952–3957. arXiv : 1206.4578 . Bibcode :2012AdM....24.3952C. doi :10.1002/adma.201200667. PMID  22711448. S2CID  205245068.
  21. ^ ab ZQ Liu; CJ Li; WM Lu; Z. Huang; SW Zeng; XP Qiu; LS Huang; A. Annadi; JS Chen; JMD Coey; T. Venkatesan; Ariando (30 мая 2013 г.). "Происхождение двумерного электронного газа на интерфейсах LaAlO 3 /SrTiO 3 - роль кислородных вакансий и электронная реконструкция". Physical Review X . 3 (2): 021010. arXiv : 1305.5016 . Bibcode :2013PhRvX...3b1010L. doi :10.1103/PhysRevX.3.021010. S2CID  67826728.
  22. ^ ZQ Liu; DP Leusink; X. Wang; MM Lu; K. Gopinadhan; A. Annadi; YL Zhao; XH Huang; SW Zeng; Z. Huang; A. Srivastava; S. Dhar; T. Venkatesan; Ariando (28 сентября 2011 г.). "Переход металл-изолятор в тонких пленках SrTiO 3−x , вызванный замороженными носителями". Physical Review Letters . 107 (14): 146802. arXiv : 1102.5595 . Bibcode :2011PhRvL.107n6802L. doi :10.1103/PhysRevLett.107.146802. PMID  22112172. S2CID  118510146.
  23. ^ Frederikse, HPR; WR Hosler (сентябрь 1967 г.). "Подвижность Холла в SrTiO 3 ". Phys. Rev. 161 ( 3): 822–827. Bibcode :1967PhRv..161..822F. doi :10.1103/PhysRev.161.822.
  24. ^ Qiao, L; Droubay, Shutthanandan; Zhu, Chambers (16 июля 2010 г.). "Термодинамическая нестабильность на стехиометрическом интерфейсе LaAlO 3 /SrTiO 3 (001)". Journal of Physics: Condensed Matter . 22 (31): 312201. Bibcode :2010JPCM...22E2201Q. doi :10.1088/0953-8984/22/31/312201. PMID  21399356. S2CID  23348620.
  25. ^ ZQ Liu; Z. Huang; WM Lu; K. Gopinadhan; X. Wang; A. Annadi; T. Venkatesan; Ariando (14 февраля 2012 г.). «Атомно-плоский интерфейс между однотерминированной подложкой LaAlO 3 и тонкой пленкой SrTiO 3 является изолирующим». AIP Advances . 2 (1): 012147. arXiv : 1205.1305 . Bibcode :2012AIPA....2a2147L. doi :10.1063/1.3688772. S2CID  93909701.
  26. ^ Schoofs, Frank; Carpenter; Vickers; Egilmez; Fix; Kleibeuker; MacManus-Driscoll; Blamire (8 апреля 2013 г.). "Модуляция плотности носителей заряда структурными искажениями на модифицированных интерфейсах LaAlO 3 /SrTiO 3 ". Journal of Physics: Condensed Matter . 25 (17): 175005. Bibcode :2013JPCM...25q5005S. doi :10.1088/0953-8984/25/17/175005. PMID  23567541. S2CID  206039541.
  27. ^ Reyren, N.; S. Thiel; AD Caviglia; L. Fitting Kourkoutis; G. Hammerl; C. Richter; CW Schneider; T. Kopp; A.-S. Rüetschi; D. Jaccard; M. Gabay; DA Muller; J.-M. Triscone; J. Mannhart (2 августа 2007 г.). "Сверхпроводящие интерфейсы между изолирующими оксидами" (PDF) . Science . 317 (5842): 1196–1199. Bibcode : 2007Sci...317.1196R. doi : 10.1126/science.1146006. PMID  17673621. S2CID  22212323.
  28. ^ abc Бринкман, А.; Хейбен; ван Залк; Хейбен; Цайтлер; Маан; ван дер Виль; Рейндерс; Пустой; Хильгенкамп (3 июня 2007 г.). «Магнитные эффекты на границе раздела немагнитных оксидов». Природные материалы . 6 (7): 493–496. arXiv : cond-mat/0703028 . Бибкод : 2007NatMa...6..493B. дои : 10.1038/nmat1931. hdl : 2066/34526. PMID  17546035. S2CID  3184840.
  29. ^ Ариандо; X. Ван; Г. Баскаран; ZQ Лю; Дж. Хейбен; Джей Би Йи; А. Аннади; А. Рой Барман; А. Русиди; С. Дхар; Ю. П. Фэн; Дж. Дин; Х. Хильгенкамп; Т. Венкатесан (8 февраля 2011 г.). «Электронное фазовое разделение на границе раздела LaAlO3/SrTiO3». Природные коммуникации . 2 : 188. Бибкод : 2011NatCo...2..188A. дои : 10.1038/ncomms1192 . ПМИД  21304517.
  30. ^ ab Kalisky, Beena; Julie A. Bert; Brannon B. Klopfer; Christopher Bell; Hiroki K. Sato; Masayuki Hosoda; Yasuyuki Hikita; Harold Y. Hwang; Kathryn A. Moler (5 января 2012 г.). "Критическая толщина для ферромагнетизма в гетероструктурах LaAlO3/SrTiO3". Nature Communications . 3 (922): 922. arXiv : 1201.1063 . Bibcode :2012NatCo...3..922K. doi :10.1038/ncomms1931. PMID  22735450. S2CID  205313268.
  31. ^ abcd Wang, X.; Lu; Annadi; Liu; Gopinadhan; Dhar; Venkatesan; Ariando (8 августа 2011 г.). "Магнитосопротивление двумерного и трехмерного электронного газа в гетероструктурах LaAlO 3 /SrTiO 3 : влияние магнитного упорядочения, рассеяния на интерфейсе и размерности". Physical Review B . 84 (7): 075312. arXiv : 1110.5290 . Bibcode :2011PhRvB..84g5312W. doi :10.1103/PhysRevB.84.075312. S2CID  117052649.
  32. ^ ZQ Liu, ZQ; WM Lu; X. Wang; Z. Huang; A. Annadi; SW Zeng; T. Venkatesan; Ariando (2012). "Минимум сопротивления, индуцированный магнитным полем, с линейным магнитосопротивлением в плоскости ферми-жидкости в монокристаллах SrTiO 3−x ". Physical Review B. 85 ( 15): 155114. arXiv : 1204.1901 . Bibcode : 2012PhRvB..85o5114L. doi : 10.1103/PhysRevB.85.155114. S2CID  119214768.
  33. ^ Флексер, Э.; Бен Шалом; Ким; Белл; Хикита; Хван; Даган (11 сентября 2012 г.). «Эффекты магнитотранспорта в полярных и неполярных гетероструктурах на основе SrTiO3». Физический обзор B . 86 (12): 121104. arXiv : 1207.6057 . Бибкод : 2012PhRvB..86l1104F. doi : 10.1103/PhysRevB.86.121104. S2CID  118539802.
  34. ^ Дуброка, А.; М. Рёссле; К. В. Ким; В. К. Малик; Л. Шульц; С. Тиль; К. В. Шнайдер; Дж. Маннхарт; Г. Херранц; О. Копи; М. Бибес; А. Бартелеми; К. Бернхард (2010). "Динамический отклик и удержание электронов на интерфейсе LaAlO 3 /SrTiO 3 ". Phys. Rev. Lett . 104 (15): 156807. arXiv : 0910.0741 . Bibcode :2010PhRvL.104o6807D. doi :10.1103/PhysRevLett.104.156807. PMID  20482010. S2CID  33063548.
  35. ^ Ямада, Y.; Хироки К. Сато; Ясуюки Хикита; Гарольд Y. Хванг; Ёсихико Канемицу (2014). "Пространственный профиль плотности электронов вблизи гетероинтерфейса LaAlO 3 /SrTiO 3, выявленный с помощью спектроскопии фотолюминесценции с временным разрешением". Appl. Phys. Lett . 104 (15): 151907. Bibcode :2014ApPhL.104o1907Y. doi :10.1063/1.4872171. hdl : 2433/185716 .
  36. ^ Park, Se Young; Andrew J. Millis (2013). «Распределение плотности заряда и оптический отклик интерфейса LaAlO 3 /SrTiO 3 ». Phys. Rev. B . 87 (20): 205145. arXiv : 1302.7290 . Bibcode :2013PhRvB..87t5145P. doi :10.1103/PhysRevB.87.205145. S2CID  54847550.
  37. ^ Khalsa, G.; AH MacDonald (2012). "Теория двумерного электронного газа поверхностного состояния SrTiO 3 ". Phys. Rev. B . 86 (12): 125121. arXiv : 1205.4362 . Bibcode : 2012PhRvB..86l5121K. doi : 10.1103/PhysRevB.86.125121. S2CID  119290632.
  38. ^ Райх, К. В.; М. Шектер; Б. И. Шкловский (2015). "Слои накопления, инверсии и обеднения в SrTiO 3 ". Phys. Rev. B . 91 (11): 115303. arXiv : 1412.6024 . Bibcode :2015PhRvB..91k5303R. doi :10.1103/PhysRevB.91.115303. S2CID  119290936.
  39. ^ Sato, HK; Bell; Hikita; Hwang (25 июня 2013 г.). "Управление стехиометрией электронных свойств гетероинтерфейса LaAlO 3 /SrTiO 3 ". Applied Physics Letters . 102 (25): 251602. arXiv : 1304.7830 . Bibcode : 2013ApPhL.102y1602S. doi : 10.1063/1.4812353. S2CID  119206875.
  40. ^ abcde Lee, Sang Woon; Yiqun Liu; Jaeyeong Heo; Roy G. Gordon (21 августа 2012 г.). «Создание и управление двумерным электронным газом с использованием гетероструктур на основе аморфных оксидов Al/SrTiO3, выращенных методом атомно-слоевого осаждения». Nano Letters . 12 (9): 4775–4783. Bibcode : 2012NanoL..12.4775L. doi : 10.1021/nl302214x. PMID  22908907. S2CID  207714545.
  41. ^ Моэтакеф, Пуя; Каин; Уэллетт; Чжан; Кленов; Джанотти; Ван де Валле; Раджан; Аллен; Стеммер (9 декабря 2011 г.). «Электростатическое легирование носителей интерфейсов GdTiO 3 /SrTiO 3 ». Письма по прикладной физике . 99 (23): 232116. arXiv : 1111.4684 . Бибкод : 2011ApPhL..99w2116M. дои : 10.1063/1.3669402. S2CID  42983365.
  42. ^ ab He, C.; Sanders; Gray; Wong; Mehta; Suzuki (1 августа 2012 г.). «Переходы металл-изолятор в эпитаксиальных пленках LaVO 3 и LaTiO 3 ». Physical Review B . 86 (8): 081401. Bibcode :2012PhRvB..86h1401H. doi :10.1103/PhysRevB.86.081401.
  43. ^ аб Перна, П.; Маккариелло; Радович; Скотт ди Уччо; Паллекки; Кодда; Марре; Кантони; Газкес; Варела; Пенникук; Граноцио (2010). «Проводящие интерфейсы между зонными изолирующими оксидами: гетероструктура LaGaO 3 /SrTiO 3 ». Письма по прикладной физике . 97 (15): 152111. arXiv : 1001.3956 . Бибкод : 2010ApPhL..97o2111P. дои : 10.1063/1.3496440. S2CID  117752035.
  44. ^ abc Annadi, A.; Putra, Liu; Wang, Gopinadhan; Huang, Dhar; Vekatesan, Ariando (27 августа 2012 г.). "Электронная корреляция и эффекты деформации на интерфейсах между полярными и неполярными сложными оксидами". Physical Review B . 86 (8): 085450. arXiv : 1208.0410 . Bibcode :2012PhRvB..86h5450A. doi :10.1103/PhysRevB.86.085450. S2CID  119189867.
  45. ^ ab Monti, Mark. "Влияние эпитаксиальной деформации и магнетизма R3+ на интерфейсы между полярными перовскитами и SrTiO3" (PDF) . Кандидатская диссертация . Техасский университет в Остине . Получено 2 августа 2013 г. .
  46. ^ Chang, C.-P.; JG Lin; HT Jeng; S.-L. Cheng; WF Pong; YC Shao; YY Chin; H.-J. Lin; CW Chen; J.-R. Yang; CH Chen; M.-W. Chu (19 февраля 2013 г.). "Наблюдение в атомном масштабе градиентного полярного разрыва и локализованной двумерной электронной плотности на изолирующем оксидном интерфейсе". Physical Review B. 87 ( 7): 075129. Bibcode : 2013PhRvB..87g5129C. doi : 10.1103/PhysRevB.87.075129.
  47. ^ Chen, YZ; Bovet, Trier; Christensen, Qu; Andersen, Kasama; Zhang, Giraud; Dufouleur, Jespersen; Sun, SMith; Nygard, Lu; Buchner, Shen; Linderoth, Pryds (22 января 2013 г.). "Высокомобильный двумерный электронный газ на границе раздела шпинель/перовскит γ-Al 2 O 3 /SrTiO 3 ". Nature Communications . 4 (4): 1371. arXiv : 1304.0336 . Bibcode :2013NatCo...4.1371C. doi :10.1038/ncomms2394. PMID  23340411. S2CID  205315181.
  48. ^ Li, DF; Yan Wang; JY Dai (24 марта 2011 г.). "Настраиваемые электронные транспортные свойства полярного гетероинтерфейса DyScO 3 /SrTiO 3 ". Applied Physics Letters . 98 (12): 122108. Bibcode :2011ApPhL..98l2108L. doi :10.1063/1.3570694. hdl : 10397/4781 .
  49. ^ Калабухов, А.; Р. Гуннарссон; Т. Клэсон; Д. Винклер (9 апреля 2007 г.). "Электрические транспортные свойства полярного гетероинтерфейса между KTaO3 и SrTiO3". arXiv : 0704.1050 [cond-mat.mtrl-sci].
  50. ^ Чэнь, Юньчжун; Феликс Триер; Такеши Касама; Деннис В. Кристенсен; Николя Бове; Золтан И. Балог; Хан Ли; Карл Тор Суне Тиден; Вэй Чжан; Садег Язди; Пол Норби; Нини Прайдс; Сёрен Линдерот (18 февраля 2015 г.). «Создание высокоподвижных двумерных электронных газов с помощью поляризации, вызванной деформацией, на неполярном интерфейсе сложного оксида». Nano Letters . 15 (3): 1849–1854. arXiv : 1502.06364 . Bibcode : 2015NanoL..15.1849C. doi : 10.1021/nl504622w. PMID  25692804. S2CID  45144785.
  51. ^ Chambers, SA; Qiao; Droubay; Kaspar; Arey; Sushko (7 ноября 2011 г.). "Band Alignment, Built-In Potential, and the Absence of Conductivity at the LaCrO3/SrTiO3(001) Heterojunction". Physical Review Letters . 107 (20): 206802. Bibcode :2011PhRvL.107t6802C. doi : 10.1103/PhysRevLett.107.206802 . PMID  22181755.
  52. ^ Саллуццо, М.; С. Гарильо; Д. Сторнайоло; В. Сесси; С. Руспони; К. Пьямонтезе; ГМ Де Лука; М. Минола; Д. Марре; А. Гадалета; Х. Брюн; Ф. Нолтинг; Н.Б. Брукс; Г. Гирингелли (22 августа 2013 г.). «Происхождение интерфейсного магнетизма в гетероструктурах BiMnO 3 /SrTiO 3 и LaAlO 3 /SrTiO 3 ». Письма о физических отзывах . 111 (8): 087204. arXiv : 1305.2226 . Бибкод : 2013PhRvL.111h7204S. doi :10.1103/PhysRevLett.111.087204. PMID  24010471. S2CID  1736954.
  53. ^ Богорина, Даниэла Ф.; Ирвин, Патрик; Сен, Ченг; Леви, Джереми (24 ноября 2010 г.). "Концепции устройств на основе LaAlO3/SrTiO3". В Tsymbal, EY; Dagotto, E.; Eom, CB; Ramesh, R. (ред.). Многофункциональные оксидные гетероструктуры . Oxford University Press. arXiv : 1011.5290 . Bibcode :2010arXiv1011.5290B.
  54. ^ Элиас Ассманн; Питер Блаха; Роберт Ласковски; Карстен Хельд; Сатоши Окамото; Джорджио Санджованни (2013). «Оксидные гетероструктуры для эффективных солнечных элементов». Phys. Rev. Lett. 110 (7): 078701. arXiv : 1301.1314 . Bibcode :2013PhRvL.110g8701A. doi :10.1103/PhysRevLett.110.078701. PMID  25166418. S2CID  749031.
  55. ^ Линфэй Ван; Юнфэн Ли; Ашок Бера; Чун Ма; Фэн Цзинь; Кайди Юань; Ваньцзянь Инь; Адриан Дэвид; Вэй Чен; Вэньбинь Ву; Уилфрид Прелье; Сухуай Вэй; Том Ву (2015). «Работа устройства с изолятором Мотта LaVO3 как фотоэлектрическим материалом». Применена физическая проверка . 3 (6): 064015. Бибкод : 2015PhRvP...3f4015W. doi : 10.1103/PhysRevApplied.3.064015 . hdl : 10754/558566 .

Внешние ссылки