LaMnO?/SrTiO?极性/非极性异质结的电子结构与能带排列

摘要： 极性LaMnO3（LMO）薄膜外延生长于非极性SrTiO3(001)（STO）衬底上的行为，既受LMO/STO能带排列调控，也与Mn阳离子的化学性质相关。通过原位X射线光电子能谱直接测量了LMO/STO异质结的价带偏移量（VBO）随厚度的变化关系，发现较厚（≥3个单胞层）薄膜的VBO为2.5电子伏特。未在任何厚度LMO薄膜中发现内建电场的证据。通过Mn L边X射线吸收谱和扫描透射电子显微镜空间分辨电子能量损失谱对Mn价态的测量表明：Mn2+仅存在于LMO表面而非LMO/STO界面。密度泛函理论模拟验证了理想界面与混合界面的VBO均约为2.5电子伏特，进一步佐证了这些结果。我们提出一个极性/非极性LMO/STO异质结行为模型：通过LMO表面形成氧空位来缓解极化灾变效应。