Study and characterization of SrTiO3 surface

Abstract

Dvou-dimenzionální elektronový plyn (2DEG) na povrchu a rozhraní oxidů poutal velkou pozornost ve fyzice a výzkumu pro jeho unikátní elektronické vlastnosti a možné aplikace v optoelektronice a nano-elektronice. Původ 2DEG na rozhraní oxidů byl ohodnocen jako velmi známý mechanizmus „polární katastrofy“. Na druhé straně, byl 2DEG nedávno pozorován na čistém povrchu SrTiO3 v důsledku tvorby kyslíkových vakancí. Nicméně, tyto 2DEG systémy byly doposud zjištěny většinou na atomárně dokonalých krystalických vzorkách obvykle deponovaných impulsní laserovou depozicí anebo epitaxií z molekulárních svazků, tj. na vzorkách, které je těžké připravit a vyžadují specifické experimentální podmínky. Zde informujeme o výrobě tenkých vrstev SrTiO3 deponovaných magnetronovým naprašováním, která je vhodná pro masovou produkci vzorků pro nano-technologické aplikace. Charakterizace jejich strukturních a elektronických vlastností byla zkoumána a porovnaná s monokrystalickými SrTiO3. Rtg difraktogramy a SEM snímky ukázaly, že deponované vrstvy jsou amorfní a do polykrystalické fáze se přetransformují až po tepelném zpracování na teplotě 900°C. Foto-emisní spektroskopie (XPS a UPS) byly použity ke studiu elektronických vlastností vrstev a krystalu. V obou případech jsme pozorovali 2DEG systém na Fermiho hladině a formování Ti3+ stavu když byl povrch ohřátý na teplotu 900°C.