Novel properties of two-dimensional electrons at the unique (111) interface in perovskite oxides

钙钛矿氧化物中独特（111）界面二维电子的新特性

基本信息

批准号：
22K14001
负责人：
村上裕美子
金额：
$ 3万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14001/
关键词：
ペロブスカイト酸化物輸送特性界面伝導

项目摘要

本研究では(111)配向性をもつペロブスカイト酸化物薄膜を作成し、疑ハニカム構造をとるヘテロエピタキシャル界面、固-液界面におけるキャリア濃度、スピン軌道相互作用を制御することにより、新奇物性を探索することを目的としている。初期段階として、すでに(001)での知見を多く得ているSrVO3成膜から着手した。初年度、ペロブスカイトのBサイトをd1の電子配置をもつより重い元素に置き換えることによりスピン軌道相互作用の強さを替得ることを目的として、SrMO3(M=V,Nb,Ta)を成膜した。SrVO3(111)の成膜を行った。異なる基板SrTiO3, LSAT, LaAlO3について成膜した。厚膜で同じPLD、基板(SrTiO3)を使った場合とくらべて移動度が1/10程度低い値をえた。格子ミスマッチの小さい基板LSATではSTO上に比べ一桁大きな移動度となった。SrNbO3(111)についてはLSATとSTO上で成膜を行い、輸送特性を測定中である。(001)(111)STO上で成膜したSrNbO3は非常に高い移動度(＞104cm2/Vs)が観測された。成膜中のNbの基板への拡散による効果が疑われたため、SIMS測定を行った。Nbは基板内部へ高温成膜ほど拡散し、SrTiO3:Nb層を形成することが確認された。LSAT上の成膜結果については、(001)面方位上の結果と比較を行っていく。SrTaO3については、(001)(111)LSAT上に基板温度、膜厚を制御して成膜を行った。膜厚低下に伴う金属絶縁体転移を観測した。配向性については(001)は30nm付近で移動度最大値を示した。一方、(111)では、膜厚が上昇するほど移動度が増加するふるまいがみられた。

这项研究旨在通过创建具有方向的钙钛矿氧化物薄膜（111）以及控制载体浓度和旋转轨道相互作用来探索新的特性，并在异性上型界面和具有同上蜂窝结构的固体液体界面上进行自旋轨道相互作用。作为初始阶段，我们从SRVO3薄膜形成开始，该胶片的形成已经在（001）中具有大量知识。在第一年，SRMO3（M = V，NB，TA）被沉积，目的是通过用较重的元素替换perovskite的B站点，并用D1的电子构型来代替自旋轨道相互作用的强度。 SRVO3（111）沉积。膜沉积在不同的底物SRTIO3，LSAT和LAALO3上。迁移率比相同的PLD和底物（SRTIO3）低约1/10。 LSAT底物的小晶格不匹配的迁移率比STO上的一个数量级大。对于SRNBO3（111），在LSAT和STO上进行了膜形成，并且正在测量运输特征。（001）（111）沉积在Sto上的SRNBO3具有很高的迁移率（> 104 cm2/vs）。进行了模拟人生测量，因为怀疑膜形成期间NB扩散到基板上的影响。已证实，在高温膜形成过程中，NB扩散到底物中，形成SRTIO3：NB层。将LSAT上膜形成的结果与（001）平面方向的结果进行了比较。对于SRTAO3，通过控制底物温度和膜厚度，在（001）（111）LSAT上进行膜形成。随着膜厚度的减小，观察到金属绝缘子的跃迁。关于方向，（001）显示了30 nm左右的最大迁移率值。另一方面，在（111）中，随着膜厚度的增加而增加。