非晶LaAlO 3 /KTaO 3 导电界面场效应和光激发效应研究
发布时间：2021-01-21 11:00
作为典型的强关联电子体系,复杂过渡金属氧化物异质结构因其界面丰富的演生现象得到了极大关注。一个典型的例子就是在两个带隙绝缘体LaAlO3（LAO）和SrTiO3（STO）的界面发现了二维电子气（2DEG）。这一体系具有许多奇异的物理性质,为基础研究和应用领域的探索提供了一个难得的平台。以往的工作多集中在基于SrTiO3的2DEG上,本论文以非晶LaAlO3/KTaO3（a-LAO/KTO）氧化物异质界面为研究对象,希望通过对该体系场效应和光激发效应系统的研究,揭示具有5d轨道特征2DEG的输运性质。论文的主要研究成果如下:1.通过在（001）取向的KTO衬底上高温制备非晶态的LAO薄膜,获得了高质量的2DEG。成功制备了载流子浓度低至2?1012 cm-2并且迁移率高达2150cm2/Vs具有金属性的2DEG,发现了场效应对输运性质明显的调控效应:在电场驱动下2DEG从...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院物理研究所)北京市
【文章页数】：108 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
LAO/STO界面的金属-绝缘体转变[32]
1.1.4 其他基于 SrTiO3异质界面二维电子气的发现以上所有的 LAO/STO 界面均是沿(001)取向生长的，最近研究表明沿(110)和(111)取向生长的 LAO/STO 界面同样都能实现金属导电性[40-43]，并且与(001)取向生长的样品类似，LAO 薄膜的厚度必须达到临界厚度以上界面才会出现导电的 2DEG。然而，不同于(001)取向，(110)取向 LAO/STO 界面的导电性沿不同晶向表现出很强的各向异性，并且该各向异性强烈依赖于样品生长过程中的氧气压[41]，这为研究各向异性超导电性和磁性提供了新的思路。此外，由于(111)取向具有二维六重对称的晶体结构，该二维的晶体对称性同样也在各向异性的磁输运行为上有所反映[43]。而且，(111)取向的 LAO/STO 界面也具有超导电性，图 1.13 LAO/STO 界面高效的自旋-电荷转换[17]Figure 1.13 Highly efficient spin-to-charge conversion of the LAO/STO interface[17]
非晶 LaAlO3/KTaO3导电界面场效应和光激发效应研究的生长，不断增加的电势会使LAO层间以及 LAO与STO界面处发生电荷转移，即电子会从 LAO 表面转移到 LAO/STO 界面，并且随着电子的积累在界面处就会形成导电的 2DEG。与此同时，这种电子重构改变了 LAO 中电场的分布，从而使得电势不再发散变得收敛，如图 1.16 所示。
本文编号：2991036
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院物理研究所)北京市
【文章页数】：108 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
LAO/STO界面的金属-绝缘体转变[32]
1.1.4 其他基于 SrTiO3异质界面二维电子气的发现以上所有的 LAO/STO 界面均是沿(001)取向生长的，最近研究表明沿(110)和(111)取向生长的 LAO/STO 界面同样都能实现金属导电性[40-43]，并且与(001)取向生长的样品类似，LAO 薄膜的厚度必须达到临界厚度以上界面才会出现导电的 2DEG。然而，不同于(001)取向，(110)取向 LAO/STO 界面的导电性沿不同晶向表现出很强的各向异性，并且该各向异性强烈依赖于样品生长过程中的氧气压[41]，这为研究各向异性超导电性和磁性提供了新的思路。此外，由于(111)取向具有二维六重对称的晶体结构，该二维的晶体对称性同样也在各向异性的磁输运行为上有所反映[43]。而且，(111)取向的 LAO/STO 界面也具有超导电性，图 1.13 LAO/STO 界面高效的自旋-电荷转换[17]Figure 1.13 Highly efficient spin-to-charge conversion of the LAO/STO interface[17]
非晶 LaAlO3/KTaO3导电界面场效应和光激发效应研究的生长，不断增加的电势会使LAO层间以及 LAO与STO界面处发生电荷转移，即电子会从 LAO 表面转移到 LAO/STO 界面，并且随着电子的积累在界面处就会形成导电的 2DEG。与此同时，这种电子重构改变了 LAO 中电场的分布，从而使得电势不再发散变得收敛，如图 1.16 所示。
本文编号：2991036
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/2991036.html
