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非极性LiAlO2/SrTiO3异质结的界面特性

DOI：10.1016/j.vacuum.2018.12.024 期刊：Vacuum 出版年份：2019 更新时间：2025-09-23 15:23:52
摘要： 金属氧化物异质结构制备技术的进展备受关注，因为像二维电子气（2DEG）这类新奇特性——最初发现于LaAlO3/SrTiO3界面——并不存在于体相材料中。为拓展对2DEG的研究，我们通过第一性原理计算，探究了有趣的非极性/非极性LiAlO2/SrTiO3异质结构（亦属钙钛矿/非钙钛矿氧化物异质结构）在有/无氧空位情况下的电子性质。我们构建了SrO/LiAlO2和TiO2/LiAlO2两种界面的稳定堆叠构型。LiAlO2/SrTiO3界面的氧空位会诱导体系产生载流子，但未检测到2DEG行为。结果表明：钙钛矿/非钙钛矿氧化物界面呈现三维输运特性。
作者： Chenxiang Wang，Yan Wang，Zixin Yang，Jianli Wang，X.S. Wu
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究具有和不具有氧空位的非极性/非极性LiAlO2/SrTiO3异质结构的电子特性，以探索金属氧化物界面处二维电子气的形成机制。

研究成果

在具有或不具有氧空位的非极性/非极性LAO/STO异质结构界面处均未发现二维电子气（2DEG），这支持了极化灾变是绝缘金属氧化物异质结构中2DEG形成的原因。氧空位会增加载流子但呈现三维输运行为。该发现有助于理解2DEG形成机制及未来的实验调控。

研究不足

模拟中的氧空位浓度是理想化和周期性的，由于计算复杂性而与实验中的低浓度不匹配。该研究为计算性质，缺乏实验验证。

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