Electron energy loss spectroscopy determination of Ti oxidation state at the (001) LaAlO3/SrTiO3 interface as a function of LaAlO3 growth conditions
在两个带绝缘体LaAlO3和SrTiO3之间的（001）界面处，可能出现高迁移率电子气，这是过去四年中许多工作的目标。它的起源是界面极性和非故意掺杂之间争论的主题。在这里，我们使用电子能量损失“光谱图像”，记录在横截面中的扫描透射电子显微镜，分析的Ti 3+的比例，额外的电子的特性。我们发现一个界面浓度的Ti 3+，这取决于生长条件。
2007-12-03 cond-mat.mtrl-sci
Transistor operation and mobility enhancement in top-gated LaAlO_3 / SrTiO_3 heterostructures
本文报道了LaAlO_3 / SrTiO_3耗尽型顶栅结场效应晶体管的工作情况。门控霍尔条在室温下显示出接近理想的晶体管特性，开关比大于1000。较低的温度测量表明，系统的霍尔迁移率的增加，作为在沟道中的片载流子密度通过顶栅耗尽，提供了一条路线，以更高的迁移率，更低密度的电子气体在这个系统中。
2013-06-18 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Modification of the Polarity at LaAlO$_3$/SrTiO$_3$ Interfaces
氧化物生长与超导体一样的精度，导致原子级精确的薄膜和界面，表现出过多的阶段和功能，没有发现在氧化物块体材料。这产生了惊人的发现，如导电，磁性甚至超导LaAlO $_3$ /SrTiO $_3$界面分离两个原型绝缘钙钛矿材料。然而，所有这些调查，考虑在界面处的静态，虽然快速氧化物界面动力学的研究将引入一个强大的自由度来理解的性质的LaAlO $_3$ /SrTiO $_3$界面状态。在这里，我们表明，在LaAlO $_3$ /SrTiO $_3$界面的偏振态可以在皮秒内光学增强或衰减。我们的观察结果解释了一个模型的基础上在界面附近的电荷传播效应和瞬态极化建立在接口。
2017-08-01 cond-mat.mtrl-sci
Laterally-confined two-dimensional electron gases in self-patterned LaAlO3/SrTiO3 interfaces
一个自下而上的过程已被用来工程的LaAlO 3/SrTiO 3界面原子组成和局部限制的二维电子气的横向尺寸在100 nm的顺序。这是通过使用SrTiO 3（001）基板表面与自图案化的化学终止，这是由LaAlO 3层复制，导致调制的LaO/TiO 2和AlO 2/SrO界面组合物。我们证明了约束的导电界面形成远程有序的纳米条纹或隔离区域。我们的研究结果表明，工程的界面化学终止是一个合适的战略对纳米级的横向限制的二维高流动性系统。
2014-01-22 cond-mat.mtrl-sci
Diodes with Breakdown Voltages Enhanced by the Metal-Insulator Transition of LaAlO$_3$-SrTiO$_3$ Interfaces
使用的金属-绝缘体的转变，发生在LaAlO $_3$ -SrTiO $_3$接口的载流子密度的函数，氧化物二极管已被制造与室温击穿电压高达200 V。与施加的电压，二极管的电容变化的一个因素为150。二极管坚固耐用，工作温度高达270 C.
2010-05-06 cond-mat.mtrl-sci
Metal-Insulator Transition of the LaAlO3-SrTiO3 Interface Electron System
本文报道了LaAlO_3-SrTiO_3界面电子系统中的金属-绝缘体转变，其载流子密度由栅极电场调节。当临界载流子密度n_c在0.5-1.5 × 10 ~（13）/cm ~ 2范围内时，形成场效应器件漏源沟道的LaAlO_3-SrTiO_3界面为非欧姆界面。在零沟道偏置下的差分电阻在载流子密度的2%变化内发散。在n_c以上，欧姆沟道的电导率具有类似金属的温度依赖性，而在n_c以下，电导率仅在阈值电场以上才开始。对于一定厚度的LaAlO_3层，其电导率服从σ_0 ~（n-n_c）/n_c特性。发现金属-绝缘体转变与半导体2D系统的金属-绝缘体转变不同。
2010-09-03 cond-mat.mtrl-sci
Theory of spin-orbit coupling at LaAlO3/SrTiO3 interfaces and SrTiO3 surfaces
LaAlO $_{3}$ /SrTiO $_{3}$界面和SrTiO $_{3}$表面的自旋轨道耦合（SOC）效应的理论研究还处于起步阶段。我们进行第一性原理密度泛函理论计算，并从这些一个简单的紧束缚哈密顿量，通过Wannier函数投影和群论分析。我们发现，由于多轨道效应的半导体异质结构中的自旋-轨道耦合的标准Rashba理论的显着差异：到目前为止，最大的SOC效应是在交叉点的$xy$和$yz$（或$zx$）轨道;和周围的$Γ$点的Rashba自旋分裂与波矢$\vec{k}$的立方依赖是可能的。
2012-11-29 cond-mat.mtrl-sci
Strain-induced large spin splitting and persistent spin helix at LaAlO$_3$/SrTiO$_3$ interface
采用第一性原理计算，从自旋轨道耦合系数$α$和自旋织构两个方面研究了拉应变对LaAlO $_3$ /SrTiO $_3$ n型界面自旋劈裂的影响.结果表明，$α$的自旋寿命受拉伸应变的控制，当拉伸应变为7%时，$α$的自旋寿命提高了5倍，拉伸应变的作用导致了自旋螺旋的持续存在.这些结果支持LaAlO $_3$ /SrTiO $_3$的应变效应对于诸如自旋FET和自旋-电荷转换的各种应用是重要的。
2017-09-30 cond-mat.mtrl-sci
Optically excited multi-band conduction in LaAlO3/SrTiO3 heterostructures
具有10 nm厚的LaAlO 3膜的导电LaAlO 3/SrTiO 3界面的低温电阻在用能量高于SrTiO 3带隙的光照射后降低超过50%。我们解释了我们的观察光激发的一个额外的高迁移率的电子通道，这是空间上分离的光激发的空穴。照明后，我们测量一个强烈的非线性霍尔电阻，这是由光激发载流子的浓度和迁移率。这可以在双载流子模型内解释，其中除了在照射之前存在的低迁移率电子沟道之外，照射还产生高迁移率电子沟道。
2012-11-20 cond-mat.mtrl-sci
A First-Principles Study of the Electronic Reconstructions of LaAlO3/SrTiO3 Heterointerfaces and Their Variants
我们提出了第一性原理研究的电子结构和性质的理想（原子尖锐）LaAlO 3/SrTiO 3（001）异质界面及其变体，如一类新的量子阱系统。我们证明了在这些系统中作为一个功能的LaAlO 3膜厚度的绝缘到金属的转变。经过相变，我们发现，传导电子被绑定到n-型接口，而空穴扩散远离p-型接口，我们解释这种不对称的一个大的跳跃矩阵元素，是唯一的n-型接口。我们建立了紧束缚模型的基础上，这些跳跃矩阵元素来说明如何传导电子气绑定到n型界面。基于“极性突变”机制，我们提出了一类新的量子阱，在那里我们可以手动控制传导电子气的空间范围。此外，我们开发了一个连续的模型来统一的LaAlO 3/SrTiO 3界面和量子阱，并预测这些系统的片载流子密度的厚度依赖性。最后，我们研究了外场对LaAlO_3/SrTiO_3界面和量子阱系统的影响。我们的系统研究的电子重建的LaAlO 3/SrTiO 3界面可以作为指导工程过渡金属氧化物异质界面。
2010-08-19 cond-mat.mtrl-sci
Stoichiometry control of the electronic properties of the LaAlO_3/SrTiO_3 heterointerface
研究了脉冲激光沉积的激光参数对LaAlO_3/SrTiO_3（001）异质结薄膜化学计量比和电子性质的影响。LaAlO_3薄膜中La/Al比在0.88 ~ 1.15的范围内变化，并对界面电导率有很大的影响。特别地，载流子密度被调制超过两个数量级。发现由阳离子空位引起的薄膜晶格膨胀是重要的功能参数。这些结果可以理解为产生的静电边界条件的变化，和他们的分辨率，与化学计量。
2013-04-30 cond-mat.mtrl-sci
On the Origin of the 2DEG Carrier Density at the LaAlO$_3$/SrTiO$_3$ Interface
在LaAlO $_3$ /SrTiO $_3$界面处的二维电子气（2DEG）的输运测量发现载流子密度远低于“极性突变”论点所预期的。从一个详细的密度函数的研究，我们建议如何这种差异可能会被调和。我们发现，电子占据多个子带的接口，导致一个丰富的阵列的输运性质。一些电子被限制在一个单一的界面层，易于本地化，而其他小质量和扩展到几个层预计将有助于运输。
2008-12-09 cond-mat.mtrl-sci
Large Negative Electronic Compressibility of LaAlO3-SrTiO3 Interfaces with Ultrathin LaAlO3 Layers
在SrTiO 3和LaAlO 3之间的n型界面处形成二维电子液体。在这里，我们报告开尔文探针显微镜测量的电子压缩性的电子系统。当载流子密度为\approx 10 ^13/cm ^2时，电子可压缩性为负值。在更小的密度下，会发生金属到绝缘体的转变。这些本地测量证实了较早的LaAlO 3-SrTiO 3界面的电子可压缩性的测量，通过测量宏观金属-LaAlO 3-SrTiO 3电容器的电容获得。
2012-07-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Quantum longitudinal and Hall transport at the LaAlO3/SrTiO3 interface at low electron densities
我们研究了低面载流子密度下LaAlO 3/SrTiO 3界面电子的磁输运行为。我们观察到很好地解决Shubnikov-de Haas量子振荡的纵向电阻，和一个平台状的结构在霍尔电导率。霍尔电导率数据中的平台的朗道指数显示间距接近4，单位为电导量子。这些实验特征可以用磁击穿跃迁来解释，它定量地解释了测得的费米面的面积、结构和简并度。
2014-03-18 cond-mat.mtrl-sci
Controlling the density of the 2DEG at the SrTiO3/LaAlO3 interface
在SrTiO 3/LaAlO 3界面（STO/LAO）的极性不连续性原则上可以维持3.3E14 cm-2的电子密度（0.5个电子/晶胞）。然而，实验观察到的密度要低一个数量级以上。使用第一性原理和薛定谔-泊松模拟的组合，我们表明，问题在于结构的非对称性，即，不能形成第二个LAO/STO界面，该界面是第一个界面的镜像，或者不能完全钝化LAO表面。我们的见解适用于一般的氧化物界面，例如解释为什么SrTiO 3/GdTiO 3界面已被发现表现出3.3E14 cm-2的全密度。
2012-12-24 cond-mat.mtrl-sci
Conducting and insulating LaAlO$_3$/SrTiO$_3$ interfaces: A comparative surface photovoltage investigation
表面光电压谱（SPV）是一种分析宽禁带半导体（异质）结构表面和界面电子缺陷态能量分布的通用方法，本文应用SPV谱对生长在$_2$ -和SrO-封端的SrTiO $_3$上的5个晶胞厚的LaAlO $_3$异质结构进行了比较研究。如在过去的大量实验和理论研究中所示，这两个界面表现出显著不同的性质，第一个是导电的，第二个是绝缘的。我们目前的SPV调查揭示了清晰可辨的界面缺陷态分布的两种配置时，在一个经典的半导体能带结构的框架内解释。此外，裸SrTiO $_3$晶体与TiO $_2$或混合SrO/TiO $_2$终端显示类似的SPV光谱和瞬态做LaAlO $_3$覆盖的样品与SrTiO $_3$基板的相应终端。这是根据一些最近的作品，强调SrTiO $_3$的决定性作用和LaAlO $_3$相对于电子界面性能的次要作用。
2013-11-03 cond-mat.mtrl-sci
Polarity-induced oxygen vacancies at LaAlO3|SrTiO3 interfaces
利用第一性原理密度泛函理论计算发现，LaAlO 3中氧空位的形成能与位置和厚度有很强的依赖关系|钛酸锶（LAO| STO）多层膜，并解释这与分析电容器模型。氧空位优先在p型SrO处形成|AlO 2而不是n型LaO| TiO 2界面;由氧空位引入的过量电子通过移动到n型界面来降低其能量。这种不对称行为对n型（p型）界面的导电（绝缘）性质做出了重要贡献，同时为未能以核心能级位移的形式检测到极性灾难的证据提供了自然的解释。
2010-06-26 cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional quantum oscillations of the conductance at LaAlO3/SrTiO3 interfaces
我们报告的研究LaAlO 3/SrTiO 3接口，其特征在于迁移率的顺序为几千厘米$^{2}$ /Vs的磁输运。我们观察到Shubnikov-de Haas振荡，表明费米面的二维字符。振荡的频率用信号表示量子阱中的多子带占据或多谷配置。从振荡幅度的温度依赖性，我们提取有效载流子质量$m^{*}\simeq1.45$ \，$m_{e}$。在背栅几何结构中施加的电场增加了迁移率、载流子密度和振荡频率。
2010-07-28 cond-mat.mtrl-sci
Interface relaxation and electrostatic charge depletion in the oxide heterostructure LaAlO3/SrTiO3
执行密度泛函理论内的分析，我们开发洞察氧化物异质结构LaAlO 3/SrTiO 3的结构和电子性质。静电表面效应从内部晶格畸变分解，以澄清它们的相互作用。我们首先研究了无表面多层膜系统的界面弛豫，并分别研究了衬底-薄膜系统的表面效应。虽然在界面处的TiO 6八面体的伸长增强了金属性，但由于电荷耗尽的增加，膜厚度的减小具有相反的效果。然而，这两种效应的相互作用，反映了在基板膜系统的全晶格弛豫，强烈依赖于膜的厚度。薄膜厚度小于4层LaAlO 3时，TiO 6畸变图案的反转导致绝缘状态。
2009-03-30 cond-mat.mtrl-sci
Current Mapping of Amorphous LaAlO3/SrTiO3 near the Metal-Insulator Transition
在LaAlO 3和SrTiO 3之间发现的二维电子系统具有各种物理现象，可以通过外部刺激进行调节。这允许电子设备控制磁性、自旋轨道耦合和超导性。通过改变供体浓度和使用静电门控来控制电子密度是修改电子性质的方便处理，但是对微观尺度的影响，特别是前者，仍然未被探索。在这里，我们的图像电流分布在4.2 K的非晶LaAlO 3/SrTiO 3使用扫描超导量子干涉器件显微镜，同时改变载流子密度原位使用静电门控和氧气退火。我们展示了潜在的障碍如何影响电流和如何均匀的二维流动演变成几个平行的导电通道时，接近金属到绝缘体的过渡。我们将其与铁弹畴和氧空位联系起来。这对于具有低载流子密度的微纳米器件和氧化物中量子效应的基础研究具有重要意义。
2022-06-30 cond-mat.mtrl-sci
Macroscopic description of the two-dimensional LaAlO$_3$/SrTiO$_3$ interface
我们提出了一个简单的分析模型来解释可能出现的二维（2D）LaAlO $_3$/SrTiO $_3$界面的金属导电性。我们的模型认为，在一个宏观的方法，这是通常的半导体异质结和漂移扩散方程的基础上的接口。这些方程的解决方案允许获得作为距离接口的函数的带边缘的位置。我们表明，二维金属导电性出现在界面处，构成物质应该具有相同类型（电子或空穴）的导电性;在相反的情况下，可能过渡到金属相具有三维字符。我们的模型计算结果与现有的实验数据是一致的。
2015-10-26 cond-mat.mtrl-sci
Origin of charge density at LaAlO3-on-SrTiO3 hetero-interfaces; possibility of intrinsic doping
正如Ohtomo等人所发现的，在SrTiO 3和LaAlO 3之间的界面处存在具有高迁移率的大的薄层电荷密度。基于传输，光谱和氧退火实验，我们得出结论，外来缺陷的形式引入的脉冲激光沉积过程中使用的所有研究人员到目前为止，使这些样品的氧空位是大的载流子密度的来源。退火实验表明，有限的载流子密度。我们还提出了一个模型，解释了由于增加的介电常数的载流子再分布的基础上的高迁移率。
2007-04-03 cond-mat.mtrl-sci
Electronic and magnetic properties of SrTiO3/LaAlO3 interfaces from first principles
绝缘氧化物LaAlO 3和SrTiO 3之间的外延界面形成后，出现了许多有趣的特性。这些性质，包括准二维导电电子气，低温超导性和磁性，在大块材料中不存在，在其起源的基础物理学中产生了很大的兴趣。虽然人们普遍认为，这种新的行为是电子和原子重构以及生长诱导缺陷相结合的结果，但这些效应之间复杂的相互作用仍不清楚。在这份报告中，我们回顾了已经取得的进展，解开完整的图片SrTiO 3/LaAlO 3接口，主要集中在目前的从头算理论工作及其与实验数据的关系。在这个过程中，我们强调了一些关键的未解决的问题，并讨论了如何通过未来的实验和理论研究来解决这些问题。
2010-08-19 cond-mat.mtrl-sci
Polarity-field driven conductivity in SrTiO$_3$/LaAlO$_3$: a hybrid functional study
在极突变的框架下，对出现在带绝缘体$\rm SrTiO_3$和$\rm LaAlO_3$（001）界面上的二维电子系统（2DES）的起源进行了合理化解释.这意味着极性$\rm LaAlO_3$覆盖层（$4~\rm u.c.$）的临界厚度的存在对于2DES的出现：厚$\rm LaAlO_3$覆盖层的极性灾难通过齐纳击穿或在$\rm LaAlO_3$表面处的施主缺陷的稳定来避免，两者都提供电子以掺杂衬底。在实验中观察到临界厚度的观察，支持这些假设。然而，关于这些可能的机制中哪一个实际上首先发生，仍然存在公开辩论。使用混合功能的密度泛函理论，我们重新审视这些机制在同一水平的近似。特别是，我们澄清这些异质结构中的施主缺陷的作用，并认为，在通常的生长条件下，电场驱动的稳定的氧空位和氢吸附在LAO表面发生在一个较小的LAO厚度比齐纳击穿所需的。
2020-05-26 cond-mat.mtrl-sci
Electronic properties of buried hetero-interfaces of LaAlO3 on SrTiO3
我们已经取得了非常薄膜的LaAlO 3上的TiO 2终止SrTiO 3，并已测量所得的界面的性能，以各种方式。运输测量显示的最大片载流子密度为1016 cm-2和流动性约104 cm-2 V-1 s-1。原位紫外光电子能谱学（UPS）表明，这些样品在费米能级存在有限的态密度。从氧气的压力依赖性测量的运输以及UPS，我们详细介绍，如我们以前报道的，氧空位在创建的载流子中发挥重要作用，这些空位是由脉冲激光沉积过程中引入的，用于使异质界面。在所研究的条件下，发现LaAlO 3对载流子密度的影响是最小的。
2007-11-06 cond-mat.mtrl-sci
Electronic reconstruction at the interface between band insulating oxides: the LaAlO3/SrTiO3 system
在LaAlO_3和SrTiO_3带绝缘体界面上形成的导电准二维电子系统（q2 DES）正以新的范式面对着凝聚态物理界。虽然q2 DES的形成机制还存在争议，但新的导电界面已经被发现，为电子学、自旋电子学和光电子学的可能应用铺平了道路。本章是对LAO/STO系统研究的概述，介绍了过去十年中获得的一些最重要的结果，以澄清q2 DES在氧化物界面处的形成机制及其与半导体二维电子气相比的特殊电子性质。
2014-09-10 cond-mat.mtrl-sci
Influence of stoichiometry on interfacial conductance in LaAlO$_3$/SrTiO$_3$ grown by 90$^o$ off-axis sputtering
本文报道了在Ar气氛中用90 $^o$离轴溅射法制备LaAlO $_3$和SrTiO $_3$之间的导电界面。在0.04 mbar的生长压力下，界面是金属的，在3 K下具有$10^{13}$ cm $^{-2}$数量级的载流子密度。通过增加生长压力，我们观察到LaAlO $_3$薄膜的面外晶格常数增加，而面内晶格常数不变。此外，低温薄层电阻随着生长压力的增加而增加，当生长压力达到0.10毫巴时导致绝缘界面。我们将结构变化归因于La/Al比的增加，这也解释了界面从金属行为到绝缘行为的转变。我们的研究强调了LaAlO $_3$的阳离子化学计量比在导电界面形成中的关键作用，以及Ar气压在生长过程中提供的控制。
2018-11-02 cond-mat.mtrl-sci
Mechanisms of charge transfer and redistribution in LaAlO3/SrTiO3 revealed by high-energy optical conductivity
在凝聚态物理中，在两种不同绝缘体的界面上的准二维电子气，非极性SrTiO 3上的极性LaAlO 3（LaAlO 3/SrTiO 3）是一个壮观和令人惊讶的观察。这一现象是LaAlO 3膜厚度依赖性和可以解释的极化突变模型，其中0.5电子的电荷转移从LaAlO 3膜到LaAlO 3/SrTiO 3界面是预期的。在这里，我们表明，在导电样品（超过4个晶胞的LaAlO 3）确实有一个0.5电子转移到LaAlO 3/SrTiO 3界面通过研究在一个广泛的能量范围（0.5-35 eV）的光导性。令人惊讶的是，在绝缘样品（小于4个LaAlO 3晶胞）内的极性LaAlO 3子层（从AlO 2到LaO）的电荷的重新分配大到0.5电子观察，没有电荷转移到界面。因此，我们的研究结果揭示了不同的机制，在绝缘和导电的LaAlO 3/SrTiO 3界面的极化突变补偿。
2014-12-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Modulation of conductance and superconductivity by top-gating in LaAlO3/SrTiO3 2-dimensional electron systems
我们报告的电顶栅的2维电子气（2DEG）形成在LaAlO 3/SrTiO 3界面，使用电子束蒸发的金栅电极。在这些结构中，通过脉冲激光沉积生长的外延LaAlO 3薄膜在与SrTiO 3衬底的界面处诱导2DEG，并同时充当栅极电介质。结构化的顶栅使得能够局部调谐和界面（超）导电性的完全开/关切换，同时在不施加栅极电压时保持这些LaAlO 3/SrTiO 3界面的通常的本征特性。
2013-06-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Interfacial Rashba magnetoresistance of two-dimensional electron gas at LaAlO$_3$/SrTiO$_3$ interface
本文报道了二维电子气中LaAlO $_3$ /SrTiO $_3$界面磁电阻的角度依赖性。我们发现这种界面磁电阻表现出类似的角度依赖性的自旋霍尔磁电阻在铁磁体/重金属双层膜，这是迄今为止已经讨论的框架下的重金属层的体自旋霍尔效应。所观察到的磁电阻与包括Rashba自旋轨道耦合和交换相互作用的理论模型计算定性一致。我们的研究结果表明，磁界面的自旋轨道耦合可以产生一个不可忽视的贡献的自旋霍尔磁电阻和界面的自旋轨道耦合效应，因此是关键的理解各种自旋轨道耦合相关的现象在磁性/非磁性双层膜。
2017-07-17 cond-mat.mtrl-sci
Modulation of superconducting transition temperature in LaAlO$_{3}$/SrTiO$_{3}$ by SrTiO$_{3}$ structural domains
SrTiO $_{3}$（STO）中的四畴结构被认为可以调节LaAlO $_{3}$ /SrTiO $_{3}$（LAO/STO）异质结构中的正常态载流子密度以及其他电子性质，但是STO畴对LAO/STO中的超导电性的影响还没有被充分研究。使用扫描SQUID温度计显微镜映射的超导响应作为温度的函数在LAO/STO，我们发现，超导转变温度是空间不均匀的，调制的图案是在STO的结构域的特性。
2018-05-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Hidden antiferromagnetism on the light-irradiated surface of bulk SrTiO3 and at the LaAlO3_SrTiO3 interfaces
本文研究了SrTiO_3表面受钛光照射时电子的dxz_dyz和dxy谱带性质。最近A. F. Santander-Syro等人[Nature Materials，13，1085（2014）]发现，dxy带实际上包括两个手性分支，其中在不存在磁矩的情况下，带中心处的Kramers简并度升高。从对称性分析的不稳定性可能在费米液体与交换相互作用，我们确定了金属层内状态与具体的反铁磁相，并讨论如果相同的状态实现在导电LaAlO3_SrTiO3接口。
2015-01-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Field-Effect Devices Utilizing LaAlO$_3$-SrTiO$_3$ Interfaces
利用LaAlO $_3$ -SrTiO $_3$双层膜，我们制作了场效应器件，利用双层膜的{ \textit n}型界面处产生的二维电子液体作为漏源沟道，LaAlO $_3$层作为栅沟道。当栅压低于1V时，器件具有电压增益和电流增益.这些装置在高达100 °C的温度下操作。
2012-01-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
The interplay of electronic reconstructions, lattice distortions, and surface oxygen vacancies in insulator-metal transition of LaAlO$_{3}$/SrTiO$_{3}$
LaAlO $_{3}$在SrTiO $_{3}$上的界面导电性及其绝缘体-金属转变的机制仍存在争议。在这里，使用密度泛函理论计算，我们建立了一个全面的和连贯的图片，电子重构，晶格畸变，和表面氧空位的相互作用完全补偿的极化电位发散在LaAlO $_{3}$ /SrTiO $_{3}$，自然地解释在不同条件下的实验观察。虽然晶格畸变和LaO和AlO $_2$亚层之间的电荷重新分布在绝缘状态中起主导作用，但在LaAlO $_{3}$表面每个AlO $_{2}$亚层上自发出现1/4的氧空位，并伴随着0.5 $e^{-}$电荷转移到界面中，这是导致界面电导和LaAlO $_{3}$ /SrTiO $_{3}$中不连续转变的原因。模型还解释了不同生长条件下制备的LaAlO $_{3}$ /SrTiO $_{3}$的性质。
2015-07-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Potential barrier lowering and electrical transport at the LaAlO$_{3}$/SrTiO$_{3}$ heterointerface
使用的垂直传输测量和横向传输测量沿LaAlO $_{3}$ /SrTiO $_{3}$异质界面的组合，我们证明，显着的势垒降低和能带弯曲的界面金属性的原因。势垒降低和增强的能带弯曲延伸到LaAlO $_{3}$以及SrTiO $_{3}$中超过2.5 nm。我们解释的起源高温载流子饱和，较低的载流子浓度，和较高的迁移率的样品与最薄的LaAlO $_{3}$薄膜上的SrTiO $_{3}$衬底。横向输运结果表明，寄生界面散射中心限制了金属沟道的低温横向电子迁移率。
2008-09-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
LaAlO3 stoichiometry found key to electron liquid formation at LaAlO3/SrTiO3 interfaces
出现的现象，包括超导性和磁性，发现在二维电子液体（2-DEL）在绝缘体LaAlO 3和SrTiO 3之间的界面区分这种丰富的系统从传统的二维电子气体在化合物半导体界面。然而，这种2-DEL的起源是高度争论的，重点是SrTiO 3中的缺陷的作用，而LaAlO 3已被假定为完美的。我们的实验和第一性原理计算表明，名义LaAlO 3层的阳离子化学计量是2-DEL形成的关键：只有富铝LaAlO 3的结果在2-DEL。虽然外在缺陷，包括氧不足是已知的，使LaAlO 3/SrTiO 3样品进行，我们的研究结果表明，在没有这样的外在缺陷，界面2-DEL可以形成。它的起源是一致的内在电子重建发生抵消极化灾难。这项工作提供了一个路线图，以确定其他接口的紧急行为等待发现。
2013-03-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Band offsets and density of Ti3+ states probed by X-ray photoemission on LaAlO3/SrTiO3 heterointerfaces and their LaAlO3 and SrTiO3 bulk precursors
用X射线光电子能谱对LaAlO_3/SrTiO_3（LAO-STO）界面进行了探测，以对比和比较LAO覆盖层厚度和生长条件对这些异质结构电子性质的影响。通过考虑带偏移和Ti 3+态密度，分别跟踪这些影响。结果表明，在生长过程中的O2分压决定的局部电子性质的主导作用。特别地，与在高P（O2）下生长的样品或裸STO参考样品相比，低P（O2）产生具有较高密度和较低结合能的Ti 3+态。带偏移效应均低于约0.7 eV，但对Ti 2 p和Sr 3d峰的仔细分析表明，价带偏移可位于所观察到的峰宽的原点。特别地，最大偏移由导电样品示出，其显示最大的Ti 2 p和Sr 3d峰宽度。
2012-11-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Polarization screening and induced carrier density at the interface of LaAlO$_3$ overlayer on SrTiO$_3$ (001)
通过密度泛函理论计算，研究了晶格极化在SrTiO $_3$（001）上LaAlO $_3$覆盖层的$n$型界面诱导载流子密度中的作用.当不存在氧空位或缺陷时，发现LaAlO $_3$层中的极化屏蔽的大小与界面处诱导的载流子电荷相关。对于具有几个LaAlO $_3$层的界面，感应的电荷载流子被静电屏蔽补偿，因此其密度保持远小于0.5个电子/晶胞。
2009-04-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Structural relaxation and metal-insulator transition at the interface between SrTiO3 and LaAlO3
采用局域自旋密度近似（LSDA+U）方法研究了LaAlO $_3$和SrTiO $_3$界面的电子结构.我们发现，界面金属态的性质是强烈的影响的类型的结构（三明治或双层）和终止表面的LaAlO $_3$。在所有结构中，原子弛豫对系统的电子性质起着至关重要的作用。虽然在夹层结构中，结构弛豫在SrTiO $_3$中产生显著的极化，并且在Ti $3d_{xy}$轨道的Jahn-Teller样分裂中产生显著的极化，但是在AlO $_2$封端的双层结构中，弛豫主要发生在LaAlO $_3$中，并且导致随着LaAlO $_3$层的厚度增加而在实验中观察到的绝缘体-金属转变。
2010-02-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Nature of electrons from oxygen vacancies and polar catastrophe at LaAlO3/SrTiO3 interfaces
量子电导率修正和电子的磁性在理解LaAlO 3/SrTiO 3界面二维电子气的低温电阻率极小值和负磁阻效应中的相对重要性自发现以来一直是一个悬而未决的问题。在这里，我们报告了一个比较磁输运研究非晶和氧退火结晶LaAlO 3/SrTiO 3异质结构在一个相对较高的温度范围内，其中的轨道散射在很大程度上抑制了热波动。尽管主要是负的面外磁阻效应，磁输运是各向同性的非晶LaAlO 3/SrTiO 3，而强烈的各向异性，以及退火结晶LaAlO 3/SrTiO 3落入一个二维量子校正框架。这些结果清楚地表明，来自氧空位的大部分电子在低温下被定位为磁性中心，而来自极场的电子由于在干净极限中时间反演的电子路径之间的建设性干涉而仅被弱地定位，并且没有可见的磁性特征。
2021-08-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Photoresponse dynamics in amorphous-LaAlO$_{3}$/SrTiO$_{3}$ interfaces
研究了在可见光和紫外光照射下，非晶态和晶态LaAlO $_3$ /SrTiO $_3$界面二维电子气的时间分辨光电导.不像裸SrTiO $_3$单晶，表现出相对较小的光电导效应，这两种界面表现出强烈的和高度持久的光电导与非常长的特征时间。光照射后持续的额外的光诱导电导的时间行为表现出复杂的依赖于界面类型（无论是非晶或结晶），样品的历史和照射波长。\textcolor{black} {实验结果表明，在可见光作用下，晶态和非晶态LaAlO $_3$ /SrTiO $_3$界面的光电导是由不同的光激发机制引起的。我们认为，晶体样品的响应主要是由于电子从SrTiO $_3$和LaAlO $_3$的价带的促进。该第二通道在非晶LaAlO $_3$ /SrTiO $_3$中不太相关，其中较高密度的点缺陷反而起主要作用。
2015-01-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electronic conductivity and structural distortion at the interface between insulators SrTiO3 and LaAlO3
当绝缘体LaAlO 3通过外延生长到绝缘体SrTiO 3的TiO 2-终止的{100}表面上时，所得系统具有金属特性。这种现象与界面处的静电挫折有关，因为SrTiO 3的{100}表面是中性的，而LaAlO 3的{100}表面是极性的，但其微观机制尚不清楚。在这里，我们提出了一个像差校正的透射电子显微镜的结构表征这个接口。在界面处的单元格出现拉长：我们讨论这种扭曲的静电荷和额外的载流子在界面处。
2006-03-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Two-dimensional electron liquid state at LaAlO3-SrTiO3 interfaces
使用隧道光谱，我们已经测量了移动，二维电子系统在LaAlO 3-SrTiO 3界面处产生的态的谱密度。如态密度所示，界面电子系统在性质上不同，首先，不同于定义界面的材料的电子系统，其次，不同于在常规半导体之间的界面处形成的二维电子气。
2010-05-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Plasmons at the LaAlO$_3$/SrTiO$_3$ interface and Graphene-LaAlO$_3$/SrTiO$_3$ double layer
我们研究了二维电子气在带绝缘体$\rm{LaAlO_3}$和$\rm{SrTiO_3}$（LAO/STO）界面的等离子体激元模式以及石墨烯-LAO/STO双层的等离子体激元激发。在无规相位近似下考虑电子-电子相互作用，数值计算了两个系统的等离子体色散，得到了在长波极限下的集体模的解析表达式，预测了LAO/STO系统的一个光学模和两个（三）声学模（石墨烯-LAO/STO）系统，其中只有两个系统的最高声学模式可以出现在电子上方。孔连续体取决于每个系统的特性。在LAO/STO界面的情况下，由于$\rm{t_{2g}}$轨道之间的空间分离，上声学模式可能在长波长极限处是无阻尼的，这取决于$\rm{SrTiO_3}$的介电常数的精确值。与其他双层系统一样，石墨烯-LAO/STO系统的层间距离在阻尼上声学模式中起着至关重要的作用。与用传统的2DEG代替$\rm{t_{2g}}$电子气的系统相比，本双层系统的所有等离子体激元模式的更快阻尼也被发现是由于气体的更重的有效质量和更强的层间库仑相互作用。
2017-04-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic charge redistribution in LaAlO$_3$(001) thin films deposited at SrTiO$_3$(001) substrate: First principles analysis and the role of stoichiometry
我们提出了一个全面的第一性原理研究的电子电荷重新分配在原子尖锐的LaAlO $_3$ /SrTiO $_3$（001）异质界面的n-和p-型允许非化学计量组成。在密度泛函理论（原子轨道和平面波的线性组合）的框架下，采用两种不同的计算方法，我们证明了LaAlO $_3$ /SrTiO $_3$（001）异质界面的导电性质强烈依赖于LaAlO $_3$（001）表面的终止.我们认为，这两个极性的“灾难”和极性失真的情况下，可能会实现取决于接口的化学计量。我们的计算预测，异质界面与非化学计量的薄膜--无论是LaO-终止的n型或AlO $_2$ -终止的p型--可以表现出n型或p型的导电性，分别与LaAlO $_3$（001）膜厚度无关。
2012-09-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure induced reconstruction and magnetic ordering at the LaAlO$_3|$SrTiO$_3$ interface
利用局域密度近似（LDA）方法，我们预测了在LaAlO $_3$和SrTiO $_3$之间的$n$型界面处TiO $_6$八面体的类GdFeO $_3$转动. Ti $d$带宽的变窄意味着对于非常适度的$U$值，LDA $+U$计算预测界面处的电荷和自旋排序。最近关于磁界面有序的实验证据可以根据反铁磁绝缘基态与铁磁金属激发态的紧密接近来理解。
2008-01-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Localized vs. delocalized character of charge carriers in LaAlO3/ SrTiO3 superlattices
理解氧化物层间的导电性、超导性和磁性的本质对于设计采用氧化物异质结构的电子器件具有极其重要的意义。我们证明了共振非弹性X射线散射可以直接探测氧化物异质结构中的载流子。我们的研究外延生长的LaAlO 3/SrTiO 3超晶格明确揭示了本地化和离域Ti 3d载流子的存在。这两种载流子是由界面处的极性不连续引起的氧空位和电子转移引起的。这一结果可以解释报道的理论计算和实验测量的载流子密度值之间的差异LaAlO 3/SrTiO 3异质结构。
2010-11-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Observation of strontium segregation in LaAlO$_{3}$/SrTiO$_{3}$ and NdGaO$_{3}$/SrTiO$_{3}$ oxide heterostructures by X-ray photoemission spectroscopy
用脉冲激光沉积法在TiOPDMATHABMN封端的SrTiOPDMATHABMM单晶上生长了不同厚度的LaAlOPDMATHABMM和NdGaOPDMATHABMM薄膜，并用软X射线光电子能谱对其进行了研究。通过改变光子能量$hν$和发射角$Θ$来调整测量的表面灵敏度。与其他元素的芯能级相反，Sr $3d$线显示出对于更高表面灵敏度的意外分裂，表明存在第二种锶组分。从我们的定量分析，我们得出结论，在生长过程中，锶原子扩散远离衬底和偏析在异质结构的表面，可能形成氧化锶。
2014-01-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Mapping the Spatial Distribution of Charge Carriers in LaAlO3/SrTiO3 Heterostructures
在复杂的绝缘氧化物之间的界面处，可能会出现具有有趣性质的新相，例如LaAlO 3/SrTiO 3系统中报道的金属态。虽然这种状态已经被预测和报道局限于界面，但一些作品表明更广泛的空间延伸，从而质疑其起源。在这里，我们提供了第一次直接测定该系统的载流子密度分布，通过电阻分布图收集在横截面LaAlO 3/SrTiO 3样品与导电尖端原子力显微镜（CT-AFM）。我们发现，取决于特定的生长协议，高迁移率电子气的空间延伸可以从数百微米到SrTiO 3到几个纳米旁边的LaAlO 3/SrTiO 3界面。我们的研究结果强调了CT-AFM作为一种新的工具来表征复杂的氧化物界面的潜力，并为我们提供了一个明确的和决定性的方式来调和在这个系统中的实验数据的身体。
2008-03-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
One-dimensional Quantum Wire Formed at the Boundary Between Two Insulating LaAlO3/SrTiO3 Interfaces
我们生长的瓷砖结构的绝缘二维LaAlO 3/SrTiO 3界面组成的交替的一个和三个LaAlO 3晶胞。两块瓷砖之间的边界是导电的。在低温下，该电导表现出作为指示一维沟道的栅极电压的函数的量化步骤。半量子电导的步长是不存在自旋简并的证据。
2014-04-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Analysis of electronic and structural properties of surfaces and interfaces based on LaAlO3 and SrTiO3
最近，已经确定在两个氧化物绝缘体LaAlO 3和SrTiO 3之间的界面处可以产生二维电子系统。这个典型的例子展示了非磁性和绝缘氧化物之间的金属行为和磁性。尽管进行了大量的理论和实验工作，但尚未实现彻底的理解。用密度泛函理论分析了LaAlO_3（001）平板表面氢原子和氧空位引起的结构形变。此外，我们研究了表面重构对态密度的影响，并确定了费米能级的局部态密度的变化，从裸LaAlO 3和导电LaAlO 3/SrTiO 3界面的表面距离的增加。此外，还对Al原子的位移和TiO_6八面体的畸变进行了估算。
2016-01-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Interplay between sheet resistance increase and magnetotransport properties in ${\rm LaAlO_3}/{\rm SrTiO_3}$
我们发现，在低温下，与驱动电流和施加面内磁场有关，长度尺度为几微米的图案化${\rm LaAlO_3}/{\rm SrTiO_3}$样品的薄层电阻（$R_s$）可能会显着增加。随着样品升温，$R_s$恢复至其原始值，并在${\rm 70 \ K}$和${\rm 160 \ K}$附近加速恢复。伴随着$R_s$的增加，载流子密度和迁移率降低，并且可能与磁性相关的磁输运性质被抑制。
2012-08-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Quantum oscillations and subband properties of the two-dimensional electron gas at the LaAlO3/SrTiO3 interface
我们进行了高场磁输运测量，研究界面电子气在LaAlO 3/SrTiO 3异质结构。Shubnikov-de Haas振荡揭示了几个二维导带，载流子有效质量在1 ~ 3 m_e之间，量子迁移率为3000 cm ^2/V·s量级，带边仅比费米能低几个毫伏。在倾斜磁场中的测量证实了电子气的二维特征，并显示了子带间散射的证据。
2012-07-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Carrier-number fluctuations in the 2-dimensional electron gas at the LaAlO3/SrTiO3 interface
研究了LaAlO_3/SrTiO_3界面二维电子气的电压谱密度SV（f）。低频分量具有明显的1/f行为，具有二次偏置电流依赖性，归因于电阻波动。然而，它的温度依赖性是不符合经典的Hooge模型，载流子迁移率波动的基础上。实验结果，而不是，解释在载流子数波动方面，由于激发捕获机制的2维电子气。
2013-12-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
