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LaAlO$_3$/SrTiO$_3$量子点中由SrTiO$_3$极化引起的负充电能

Negative charging energy in LaAlO$_3$/SrTiO$_3$ quantum dots induced by SrTiO$_3$ polarization

J. Czarnecki, A. Sierant, B. Szafran, P. Szumniak, T. S. Jespersen, G. Meucci, T. Jansen, R. Citro, A. Maiellaro, N. Bergeal, M. Bibes, M. Saluzzo, A. Kalaboukhov, P. Wójcik

arXiv 2610.07878首次发表:更新:

发表机构

AGH University of Krakow; Technical University of Denmark; Università degli Studi di Salerno; CNR-SPIN; ESPCI Paris; Université PSL; Sorbonne Université; Laboratoire Albert Fert; Thales(克拉科夫理工大学; 丹麦技术大学; 萨莱诺大学; 意大利国家研究委员会自旋电子学研究所; 巴黎物理化学高等工业学校; 巴黎文理研究大学; 索邦大学; 阿尔贝·费尔特实验室; 泰雷兹集团)

机构由 AI 辅助整理,请以论文原文为准。

AI 中文总结

本文提出一种微观机制,通过SrTiO$_3$的介电镜像电荷效应,在LaAlO$_3$/SrTiO$_3$量子点中实现可调控的负充电能和电子配对。

AI 中文摘要

我们提出了一种微观机制,用以解释LaAlO$_3$/SrTiO$_3$量子点中的负充电能,该机制源于与SrTiO$_3$顺电响应相关的静电镜像电荷。通过采用同时考虑库仑排斥和镜像电荷相互作用的自洽组态相互作用方法,我们发现了电子配对的稳健区间,其强度可通过限制势和有效镜像电荷距离(由界面二维电子气的厚度决定)进行调控。我们的结果确立了介电镜像电荷效应作为在氧化物量子点及其他具有强介电响应的材料中实现可控电子配对的一条途径。

英文摘要

We propose a microscopic mechanism for the negative charging energy in LaAlO$_3$/SrTiO$_3$ quantum dots, arising from the electrostatic image charge associated with the paraelectric response of SrTiO$_3$. Using a self-consistent configuration-interaction approach that accounts for both Coulomb repulsion and image-charge interactions, we find a robust regime of electron pairing whose strength is tunable through the confinement potential and the effective image-charge distance, set by the thickness of the interfacial two-dimensional electron gas. Our results establish dielectric image-charge effects as a route to controllable electron pairing in oxide quantum dots and other materials with a strong dielectric response.

Comments7 pages, 4 figures

论文原文

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