分光学的手法を用いた絶縁体-絶縁体界面における金属的電子状態の研究

使用光谱方法研究绝缘体-绝缘体界面处的金属电子态

基本信息

批准号：
06J10179
负责人：
津田俊輔
金额：
$ 0.77万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2008
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06J10179/
关键词：
酸化物界面エレクトロニクス軟X線分光

项目摘要

本年度はLaAlO_3-SrTiO_3界面における金属的伝導の起源を明らかにするための第一歩として、LaAlO_3膜の成膜条件について詳細な研究を行った。成膜にはPulsed Laser Deposition (PLD)法を用いた。SrTiO_3は通常最表面がTiO_2面からなる。この上にLaAlO_3を堆積させるとTiO_2-LaO界面ができる。この界面について、さまざまな成膜条件を調べたところ、SrTiO_3基板側に酸素欠損を生じさせていると思われる条件を見出した。一方、LaAlO_3を堆積させる前にSrOを一層堆積させることにより、SrO-AlO_2界面を作成することができる。この界面は絶縁体的であることが期待されるが、条件によっては金属的伝導を示すことがわかった。これら2種類の界面作成条件の検討から、LaAlO_3膜の成膜によりSrTiO_3基板側に酸素欠損を生じさせる条件は(1)低酸素分圧(2)高速成膜(3)大きなレーザースポットサイズであることがわかった。これら酸素欠損をできうるだけ避けた条件下で成膜した場合でも金属的伝導が見られることから、LaALO_3-SrTiO_3界面における金属的伝導の起源はSrTiO_3基板に生じた酸素欠損だけではないことを見出した。また、従来型放電管を用いた光電子分光測定をはじめた。これまでのところ、電気伝導の有無に対してLa5pの内殻準位について大きな変化は見られなかった。今後さらに詳細な測定を続けることにより、電子状態の立場から界面伝導の機構を明らかにしていきたい。

今年，作为阐明LaAlO_3-SrTiO_3界面金属传导起源的第一步，我们对LaAlO_3薄膜的沉积条件进行了详细研究。成膜采用脉冲激光沉积(PLD)法。 SrTiO_3的最外表面通常由TiO_2平面组成。当 LaAlO_3 沉积在其顶部时，会创建 TiO_2-LaO 界面。在研究了该界面的各种成膜条件后，我们发现了似乎在 SrTiO_3 基板侧引起氧空位的条件。另一方面，可以通过在沉积LaAlO_3之前再沉积一层SrO来创建SrO-AlO_2界面。尽管该界面预计是绝缘的，但发现在某些条件下它表现出金属导电性。从这两种界面形成条件的研究来看，通过形成LaAlO_3膜而在SrTiO_3衬底侧产生氧空位的条件是（1）低氧分压，（2）高速成膜，以及（3）我发现激光光斑尺寸很大。由于即使在尽可能避免这些氧空位的条件下形成薄膜时也观察到金属传导，因此我们发现LaALO_3-SrTiO_3界面处金属传导的起源不仅仅是由于SrTiO_3基底中出现的氧空位。塔。我们还开始使用传统放电管进行光电子能谱测量。到目前为止，在有或没有导电的情况下，La5p 的核心能级尚未观察到显着的变化。通过继续进行更详细的测量，我们希望从电子态的角度阐明界面传导的机制。