非ドープKTaO_3サンドイッチヘテロ構造の界面に高度に閉込められた共存二次元電子と正孔ガス【JST・京大機械翻訳】

Wu Ning; Liu Bang-Gui

プレプリント

J-GLOBAL ID：202202215727220896 整理番号：22P0026156

非ドープKTaO_3サンドイッチヘテロ構造の界面に高度に閉込められた共存二次元電子と正孔ガス【JST・京大機械翻訳】

Coexisting two-dimensional electron and hole gases highly confined at the interfaces of undoped KTaO3-sandwiching heterostructures

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発行年： 2022年01月11日プレプリントサーバーでの情報更新日： 2022年01月14日
JST資料番号： O7000B 資料種別：プレプリント
記事区分：プレプリント発行国：アメリカ合衆国 (USA) 言語：英語 (EN)

ペロブスカイトSrTiO_3(STO)に基づく界面と表面における二次元電子ガス(2DEG)は,種々の興味深い現象を示し,酸化物エレクトロニクスの開発に用いられる。最近,KTaO_3(KTO)は,大きなポテンシャルを示し,新しいデバイスに対するより刺激的な効果および現象のホストであると考えられている。ここでは,第一原理調査と分析により,KTO厚さmが基準値に達すると,非ドープSTO/KTO/BaTiO_3ヘテロ構造の界面に高度に閉じ込められた2DEGと2D正孔ガス(2DHG)の2つのタイプを見出した。2つの界面は,A型で(SrO) ̄0/(TaO_2) ̄+と(KO) ̄-/(TiO_2) ̄0,およびB型で(TiO_2) ̄0/(KO) ̄-と(TaO_2) ̄+/(BO) ̄0によって作られる。2D電子キャリアはTaO_2原子層を含む界面でのTa-5d_xy状態と,他の界面でのO-2 p_x/p_y軌道からの正孔キャリアに由来する。電子および正孔有効質量は,それぞれ0.3m_0および1.06Ω≦1.12m_0であり,m_0は自由電子の質量であり,2Dキャリア濃度は10 ̄13cm ̄-2のオーダであった。この解析は,界面2DEGと2DHGが,界面での極性不連続性とKTO層内の応力誘起分極によるバンド曲げのために同時に形成されることを示した。これらは,新しい現象と新しいデバイスのためのより多くの探査を刺激することができた。【JST・京大機械翻訳】

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塩基,金属酸化物 , 表面の電子構造 , 半導体結晶の電子構造 , 固体プラズマ , その他の無機化合物の電気伝導

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