Nos últimos anos, LaAlO₃ /SrTiO₃ A interface é considerada um hospedeiro ideal para o gás de elétrons bidimensional (2DEG). Tais heteroestruturas têm atraído grande interesse nos últimos anos devido às suas várias propriedades fascinantes, como alta mobilidade eletrônica, supercondutividade e efeito de acoplamento spin-órbita ajustável.
No entanto, o mecanismo físico por trás de tal efeito extravagante ainda está em dívida. A teoria mais comum para a formação do 2DEG é o chamado modelo de "catástrofe polar", onde o 2DEG é atribuído à descontinuidade polar entre os dois materiais. No entanto, relatórios recentes de 2DEG em SrTiO₃ A superfície nua revelou a importância das vacâncias de oxigênio no processo de formação do 2DEG, enquanto esses defeitos na interface enterrada estão além da faixa aplicável dos métodos tradicionais de caracterização.

Os autores deste artigo abordam um dos enigmas mais debatidos em SrTiO₃ (STO) heteroestruturas baseadas:a magnitude conflitante da densidade eletrônica do 2DEG em experimentos e o chamado modelo de "catástrofe polar". Esta conclusão é baseada no estudo de fotoemissão local e resolvida no tempo da influência das vacâncias de oxigênio para o 2DEG de uma heteroestrutura baseada em STO.

Mais detalhadamente, eles conseguiram controlar a densidade do gás de elétrons 2D (2DEG) do LaAlO₃ /SrTiO₃ interface gerando defeitos anti-site Ti-Sr no SrTiO₃ camada que cria nano-regiões localizadas na interface enterrada. Usando microscopia eletrônica de fotoemissão de resolução de tempo e resolução de energia, eles fornecem evidências substanciais de que as vacâncias de oxigênio são induzidas perto desses locais polares, resultando em um aumento da densidade de portadores do 2DEG. Crucialmente, a força relativa dessas fontes de elétrons está diretamente ligada às vacâncias de oxigênio na interface, oferecendo uma possibilidade única de controlar o 2DEG dessas heteroestruturas semicondutoras. Seus resultados provam que a densidade eletrônica do gás de elétrons 2D é atribuída a mais de um mecanismo que, portanto, revela a coexistência de várias fontes de elétrons no LaAlO₃ /SrTiO₃ interface.

Essa descoberta lançará as bases para promover a implementação de novos dispositivos eletrônicos baseados em SrTiO₃ -relacionado 2DEG. Em particular, as diretrizes de projeto para controlar a densidade eletrônica de 2DEGs de interfaces polares não polares prepararão o terreno para explorar fenômenos mais exóticos do 2DEG em conceitos de dispositivos como supercondutividade ou magnetismo de 2DEG.
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