SrTiO?氧空位对LaTiO?/SrTiO?异质结构导电性的影响

摘要： 在本研究中，我们报道了由于LaTiO3（LTO）生长导致底层SrTiO3（STO）层通过氧空位形成导电层，以及由此产生的LTO/STO体系电导率随LTO厚度变化的现象。在分子氧分压为10^-10至10^-7托的条件下，通过分子束外延法在TiO2终止的STO(001)单晶衬底和生长于Ge(001)上的8个单胞（u.c.）STO模板层上制备了晶体LTO薄膜。采用原位反射高能电子衍射、非原位X射线衍射和非原位透射电子显微镜研究了薄膜结晶性，通过原位X射线光电子能谱确认了薄膜成分及氧空位的存在。在10^-10托氧分压下生长于STO衬底上的LTO薄膜氧化程度最佳（La:Ti:O=1:1:3），而在Ge上生长的8-u.c. STO模板上、氧分压低于10^-7托时，LTO薄膜表现出钛氧化物严重还原及STO层中Sr/SrO脱附现象。当氧分压超过10^-10托时，STO单晶衬底上的LTO薄膜开始过度氧化；但在Ge上10^-7托氧分压生长的STO模板上，LTO薄膜几乎达到最佳氧化状态。电学表征显示电导率与LTO薄膜厚度相关，在10^-10托氧分压下生长的20-u.c.（8纳米厚）LTO/STO薄膜载流子面密度达~5×10^16 cm^-2，表明由于氧空位形成，STO衬底整体产生了显著导电性。