Coexistence of Magnetic Order and Two-dimensional Superconductivity at LaAlO$_3$/SrTiO$_3$ Interfaces
在绝缘体LaAlO $_3$和SrTiO $_3$之间的界面处形成了具有新颖电子性质的二维电子系统。到目前为止，已经发现制造的样品要么是磁性的，要么是超导的，这取决于生长条件。我们结合运输测量与高分辨率的磁转矩磁强计和报告在这里的证据，磁有序的二维电子液体在界面上。磁有序存在从远低于超导转变高达200 K，其特征在于由一个面内磁矩。我们的结果表明，在磁态和超导态之间存在相分离或共存。共存的情形将指向在基态的非常规超导相。
2011-05-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Room-Temperature Electronically-Controlled Ferromagnetism at the LaAlO3/SrTiO3 Interface
关于氧化物界面处出现的导电性、超导性和磁性的报道，有助于激发人们对它们丰富的物理和技术潜力的强烈兴趣。在这里，我们采用磁力显微镜搜索的室温磁性的研究LaAlO 3/SrTiO 3系统。使用电顶栅耗尽从氧化物界面的电子，我们直接观察到一个平面内的铁磁相与明确定义的域壁。由顶栅引入的流动电子与磁化反铁磁地对齐，首先屏蔽，然后在达到导电状态时使其不稳定。随后的电子耗尽导致一个新的，不相关的磁场模式。这种新发现的对两种非磁性氧化物界面处出现的磁性的控制预示着许多重要的技术应用。
2013-11-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Possible Flexoelectric Origin of the Lifshitz Transition in LaAlO$_3$/SrTiO$_3$ Interfaces
多个实验已经观察到LaAlO $_3$ /SrTiO $_3$（001）界面的能带结构随所施加的栅极电压的急剧转变。在低电子密度下的单个占据带和高密度下的多个占据带之间的这种Lifshitz转变以其非线性而引人注目。在这项工作中，我们提出了一种机制，通过这种过渡可能发生。我们通过数值模拟表明，同时耦合的电介质的极化的界面应变（“电致伸缩耦合”）和应变梯度（“挠曲电耦合”）产生一个薄的极化层，其方向反转在一个临界密度。Lifshitz转变伴随着极化反转发生，并且在$T=0$处是一阶的。次级Lifshitz转变，其中电子扩散到半经典尾部，发生在更高的密度。
2018-08-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fabricating Superconducting Interfaces between Artificially-Grown LaAlO$_3$ and SrTiO$_3$ Thin Films
在人工生长的LaAlO $_3$和SrTiO $_3$薄膜之间的界面处实现完全金属化的二维电子气一直是一个令人兴奋的挑战。在这里，我们提出了第一次成功地实现超导二维电子气之间的界面人工生长的LaAlO $_3$和SrTiO $_3$薄膜。我们的研究结果突出了两个因素的重要性-生长温度和SrTiO $_3$终止。我们使用局部摩擦力显微镜和运输测量，以确定在正常的生长条件下，没有一个强大的金属状态在低温下在人工生长的LaAlO $_3$ /SrTiO $_3$界面是由于纳米级SrO偏析发生在SrTiO $_3$膜表面的生长过程中和相关的缺陷在SrTiO $_3$膜。通过采用极高的SrTiO $_3$生长温度，我们展示了一种在LaAlO $_3$层和人工生长的SrTiO $_3$薄膜之间的界面上实现金属性（低至最低温度）和超导2DEG的方法。本研究为在其它衬底上实现功能性LaAlO $_3$ /SrTiO $_3$超晶格和/或人工LaAlO $_3$ /SrTiO $_3$界面铺平了道路。
2015-06-12 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
Electron mobility of a two-dimensional electron gas at the interface of SrTiO$_3$ and LaAlO$_3$
采用三带Boltzmann方法计算了低温下LaAlO $_{3}$ /SrTiO $_{3}$界面电子气的迁移率，其中载流子-带电杂质散射过程占主导地位.我们解释了介电函数的各向异性特性，这是一个结果的椭圆带接近费米面。在无规相位近似下考虑了屏蔽效应对电子-杂质长程库仑相互作用的影响。工作在载流子密度足够高，忽略自旋-轨道诱导分裂的带，我们发现的迁移率与载流子密度的立方幂（$n_{2D}^{-3}$）成反比，与实验结果吻合得很好。我们还研究了可变介电常数的SrTiO $_{3}$，系统的多频带性质和带间相互作用在探索这一结果的作用。
2016-04-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tuning the two-dimensional electron gas at the LaAlO3/SrTiO3(001) interface by metallic contacts
第一性原理计算表明，在LaAlO 3/SrTiO 3（001）上添加金属覆盖层可消除极性LaAlO 3薄膜内的电场，从而抑制未覆盖薄膜中观察到的厚度依赖的绝缘体-金属转变。与LaAlO 3厚度无关，表面和界面都是金属性的，在金属化过渡之后，相对于LaAlO 3/SrTiO 3（001）具有增强的界面载流子密度。此外，单层厚的金属Ti接触表现出有限的磁矩和薄SrTiO 3-衬底诱导自旋极化的2D电子气在n-型界面由于限制效应。给出了M/LaAlO_3/SrTiO_3（001）的能带排列图和M=Ti、Al和Pt的肖特基势垒。
2011-06-21 cond-mat.mtrl-sci
Origin of Metallic States at Heterointerface between Band Insulators LaAlO$_3$ and SrTiO$_3$
用$in situ$光电子能谱研究了带绝缘体LaAlO $_3$和SrTiO $_3$异质界面的电子结构。我们的实验结果清楚地揭示了由于金属LaAlO $_3$ /$_2$界面处的能带弯曲，在SrTiO $_3$侧形成了缺口结构。然而，在绝缘的LaAlO $_3$ /SrO-SrTiO $_3$界面处不存在该结构。结果表明，金属态不是由界面电荷转移引起的，而是由载流子积累引起的。
2008-05-21 cond-mat.mtrl-sci
Pulsed laser deposition of SrTiO3/LaGaO3 and SrTiO3/LaAlO3: plasma plume effects
分析了脉冲激光沉积SrTiO 3/LaGa O 3和SrTiO 3/LaAl O 3界面的烧蚀物质的动能。用快速摄影和空间分辨发射光谱研究了LaGaO 3和LaAlO 3等离子体羽流。反射高能电子衍射进行证明一个逐层生长高达10-1毫巴的氧气压力。高能等离子体羽流的二维生长和在不同的氧气生长压力的界面缺陷的存在下的作用进行了讨论，鉴于在这样的极性/非极性接口开发的导电性能。
2010-10-02 cond-mat.mtrl-sci
Efficient charge modulation in ultrathin LaAlO$_3$-SrTiO$_3$ field-effect transistors
在LaAlO $_3$ -SrTiO $_3$界面，通过调制载流子密度可以触发电子相变，使得该系统成为实现多功能电子器件的良好前景。在这里，我们报告可重复的晶体管操作在局部栅控LaAlO $_3$ -SrTiO $_3$场效应器件的LaAlO $_3$电介质是只有四个单位细胞薄，在这个界面上的临界厚度传导。这种极薄的电介质允许在$\pm1$ V的栅极电压窗口内进行${\sim}3.2\times10^{13}$ cm $^{-2}$的非常有效的电荷调制，如从电容-电压测量中提取的。这些也揭示了栅极和源极之间的大的杂散电容，呈现出纳米级器件操作的复杂性。尽管小的LaAlO $_3$厚度，我们观察到一个可以忽略不计的栅极漏电流，我们归因于扩展到SrTiO $_3$基板的导电状态。
2019-09-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Exponential decay of relaxation effects at LaAlO3/SrTiO3 heterointerfaces
研究了外延LaAlO_3/SrTiO_3异质结构中界面诱导结构和电子弛豫效应的衰减。结果是基于第一性原理的能带结构计算的多层配置与一个层状LaAlO 3层之间的大块状SrTiO 3层。我们进行了异质界面的结构优化和调查的电子状态的导电界面层，这是发现扩展到两个SrTiO 3晶胞。原子位移的衰减作为到界面的距离的函数进行了分析，并对由此产生的指数律进行了定量评价。
2009-02-26 cond-mat.mtrl-sci
Shubnikov-de Haas oscillations in SrTiO3\LaAlO3 interface
观察到SrTiO 3/ \LaAlO 3界面的量子磁振荡。研究了它们的频率和幅度在不同栅压和温度下的演化。这些数据与Shubnikov de-Haas理论一致。霍尔电阻率ρ在低磁场下表现出非线性。它是假设多个载波贡献而拟合的。从霍尔数据推断的移动载流子密度和振荡频率之间的比较表明多谷和自旋简并。在多波段场景的框架下讨论了振荡的小振幅。
2010-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Long-Range Nanoelectromechanical Coupling at the LaAlO$_3$/SrTiO$_3$ Interface
通过准一维弹道电子波导探针揭示 LaAlO₃/SrTiO₃ 界面栅控偏离纯静电标度律，并将其归因于由 SrTiO₃ 铁弹畴介导的长程纳米机电耦合。
2024-03-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Tailoring a two-dimensional electron gas at the LaAlO3/SrTiO3 (001) interface by epitaxial strain
最近，在绝缘氧化物之间的界面处发现了金属状态，最著名的是LaAlO 3和SrTiO 3。由于二维电子气在纳米电子学中的潜在应用，二维电子气的性质引起了人们极大的兴趣。对2DEG的这种载流子密度和迁移率的控制对于这些新系统的应用是必不可少的，并且可以通过外延应变来实现。然而，尽管氧化物材料的性质，如铁电性，磁性和超导性的应变效应的丰富的性质，在LaAlO 3/SrTiO 3异质界面的2DEG的应变和电性能之间的关系仍然在很大程度上未被探索。在这里，我们使用不同晶格常数的单晶衬底来产生具有受控水平的双轴外延应变的LaAlO 3/SrTiO 3界面。我们已经发现，拉伸应变SrTiO 3破坏导电2DEG，而压缩应变SrTiO 3保留2DEG，但与未应变的LaAlO 3/SrTiO 3界面相比，载流子浓度降低。我们还发现，2DEG形成的临界LaAlO 3覆盖层厚度随SrTiO 3压缩应变而增加。我们的第一性原理计算表明，应变引起的电极化的强度在SrTiO 3层是负责这种行为。它被引导远离界面，因此产生与极性LaAlO 3层相反的负极化电荷。这既增加了LaAlO 3层的临界厚度，又降低了临界厚度以上的载流子浓度，与我们的实验结果一致。我们的研究结果表明，外延应变可以用来定制的LaAlO 3/SrTiO 3异质界面的2DEG属性。
2010-11-17 cond-mat.mtrl-sci
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
Magnetoresistance oscillations and relaxation effects at the SrTiO3-LaAlO3 interface
我们提出了低温和高场磁输运数据SrTiO 3-LaAlO 3接口。电阻在磁场中表现出滞后现象，并随时间呈对数弛豫。观察到的磁阻振荡，显示在所施加的磁场的平方根周期性，无论是在大面积的非结构化样品，以及在结构化样品。一个解释的边缘状态在一个高度移动的二维电子气之间的衬底台阶边缘的可扩展性条件的建议。
2008-06-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
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
Theory of Superconductivity at the LaAlO3/SrTiO3 heterointerface: Electron pairing mediated by deformation of ferroelastic domain walls
SrTiO $_3$是一种超导半导体，其配对机制尚不清楚。SrTiO $_3$在$T=$ 105 K时发生铁弹转变，形成了具有电子耦合边界的畴.在二维SrTiO $_3$界面处，已知这些铁弹畴的取向与电子密度耦合，导致有利于面外畸变的富电子区域和有利于面内畸变的贫电子区域。在这里，我们表明，铁弹畴壁支持低能量的激发，类似于在两种流体的界面处的毛细波。我们建议，这些毛细波介导的电子配对在LaAlO $_3$ /SrTiO $_3$界面，导致周围的电子丰富的区域的边缘的超导性。该机制与Pai等人[PRL $\bf{120}$，147001（2018）]报告的最新实验结果一致
2020-02-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
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
Phase coherent transport in SrTiO3/LaAlO3 interfaces
在两个能带绝缘体SrTiO 3和LaAlO 3之间形成的二维电子气表现出各种有趣的物理性质，这使其成为用于未来自旋电子学和/或量子计算器件的有吸引力的材料。对于这种应用，电子必须保持足够长的时间或长度的相位记忆。使用介观尺寸的设备，我们能够提取相位相干长度，和它的温度变化。我们发现失相速率与温度呈幂律关系。功率取决于所研究的温度范围和由于强电子-电子相互作用而从失相所预期的薄层电阻。
2010-09-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
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
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
LaAlO$_3$/SrTiO$_3$: a tale of two magnetisms
这本书的章节回顾了磁性现象在LaAlO 3/SrTiO 3界面的实验证据。我们认为，基本上所有的磁性特征都可以分为两个不同的类别：（1）磁相（例如，铁磁或近藤），涉及本地磁矩和他们的耦合巡回电子;（2）变磁效应，介导的吸引力电子-电子相互作用，不涉及本地的时刻。我们审查可能的候选人产生的铁磁相的本地时刻，并专注于一个潜在的来源：氧空位的参数。对于变磁性输运特征，带结构效应（例如，Lifshitz转变）和强吸引力的电子-电子相互作用可以帮助巩固不同的实验结果。
2016-10-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
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
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
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
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
Field Effect Transistors with Sub-Micrometer Gate Lengths Fabricated from LaAlO$_3$-SrTiO$_3$-Based Heterostructures
通过对LaAlO $_3$ -SrTiO $_3$异质结构制备的不同栅长的场效应晶体管的研究，探讨了氧化物场效应晶体管中可能存在的短沟道效应。研究结果表明，在1 μm以下的栅区存在沟道长度调制和漏致势垒降低现象，其特性与半导体器件相当。随着场效应晶体管的栅极长度小至60 nm的制造的结果表明，通过电子束光刻的功能器件的基础上，具有几十纳米的特征长度的复合氧化物制造的可能性。
2015-11-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Local Electrostatic Imaging of Striped Domain Order in LaAlO3/SrTiO3
复杂氧化物界面的新兴领域通常建立在最著名的基底之一-钛酸锶（SrTiO 3）上。这种材料具有一系列现象，包括铁弹性，初期铁电性，以及最令人困惑的，有争议的巨型压电性。虽然这些属性可能会显着影响的氧化物界面，特别是在微观尺度上，缺乏本地探针能够研究这样的埋系统留下了很大程度上未探索的影响。在这里，我们使用扫描电荷检测器-纳米管单电子晶体管-非侵入性图像的静电景观和局部机械响应的原型LaAlO 3/SrTiO 3系统具有前所未有的灵敏度。我们的测量结果表明，在微观尺度上SrTiO 3表现出大的异常压电与好奇的空间依赖性。通过静电成像，我们解开这个外在的压电的微观起源，证明其直接的，定量的连接到局部有序的tetraxenic域下施加的栅极电压的运动。这些域创建条纹电位调制，可以显着影响的二维电子系统在导电界面。我们的研究结果具有广泛的影响，所有复杂的氧化物界面上建立SrTiO 3和展示的重要性，微观结构的电子物理在LaAlO 3/SrTiO 3界面。
2013-12-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
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
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
A Laser-ARPES View of the 2D Electron Systems at LaAlO3/SrTiO3 and Al/SrTiO3 Interfaces
利用激光角分辨光电子能谱（LAO/STO）测量了Al/SrTiO_3（Al/STO）和LaAlO_3/SrTiO_3（LAO/STO）界面处二维电子系统（2DES）的电子结构，利用低光子能量下大的光电子逃逸深度探测这些掩埋界面。我们证明了通过改变Al层厚度来调节Al/STO中的电子密度的可能性，并表明电子结构的演化可以通过自洽的紧束缚超原胞计算来描述，但与刚性带移模型有质的不同。我们发现，这两个2DES强烈耦合到纵向光学声子，在类似的STO基于2DES的极化基态与以前的报告。调整Al/STO中的电子密度以匹配LAO/STO，并比较两种系统，我们估计本征LAO/STO 2DES具有约60 meV的裸带宽和约6 10^13 cm-2的载流子密度。
2022-02-11 cond-mat.mes-hall 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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
Evidence for Superconducting Phase Coherence in the Metallic/Insulating Regime of the LaAlO3-SrTiO3 Interface Electron System
LaAlO 3-SrTiO 3界面处存在具有极低载流子密度（约为10^13 cm^-2）的超导相。如果借助于栅极场耗尽载流子，则该超导相经历到金属/绝缘状态的转变，该金属/绝缘状态的特征仍然在于状态谱密度中的间隙。测量和分析这个差距的临界场，我们提供的证据表明，宏观相位相干库珀对存在于金属/绝缘状态。这是由波动的涡旋-反涡旋对，而不是由单独的、不动的库珀对来表征的。此外，测量产生的二维系统的超导相干长度的载流子密度依赖。
2015-12-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
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
