韩国团队取得钙钛矿突破

新的研究揭示了 SrTiO₃ 钙钛矿材料的易调谐性，为其在下一代电子产品中的广泛应用打开了大门

在一项新的研究中，来自韩国的研究人员强调了在不同环境中制造特定钙钛矿薄膜如何导致电子特性改变。这种灵活性允许开发具有可调电子特性的薄膜，为各种下一代电子器件打开了大门。

钙钛矿的立方晶格使其适合用作生长氧化物薄膜的基础，以形成具有独特电学特性的异质结构。这些异质结构的特性取决于钙钛矿衬底和氧化物覆盖层之间的界面层中的电荷转移。这种电荷转移可以通过掺杂或制造过程来控制。

由光州科学技术学院的 Bongjin Simon Mun 领导的韩国团队，使用环境压力 X 射线光电子能谱 (AP-XPS) 和低能电子衍射 (LEED) 来研究制造条件（在富氧环境和缺氧低压环境中的退火）的变化对于特定的钙钛矿材料SrTiO₃（最流行的用于生长氧化膜的衬底之一）会如何影响其未掺杂的表面和异质结构的界面层。通过使用未掺杂的表面，研究人员希望在不受掺杂剂干扰的情况下检查衬底表面发生的变化。 “掺杂的存在会干扰对表面缺陷状态的正确解释，这对于理解异质结构的电特性至关重要。我们对未掺杂 SrTiO₃ 的研究提供了 SrTiO₃ 衬底的无偏特性，”Mun 说。他们的研究结果于 2021 年 9 月 16 日在线发布，并发表在《材料化学杂志C》（Materials Chemistry C）第 9 卷第 38 期中。

在氧环境中，随着衬底中的Sr原子迁移到薄膜表面与氧反应并形成稳定的氧化层，形成电子耗尽层。在低压缺氧环境中，由于生成电子的TiO₂ 层的还原而形成氧化物层，因此限制了这种耗尽层的形成。

在这两种环境中，形成了类似的氧化物层，但结构的电子特性不同，因为电子耗尽层是结构导电性的关键。 “我们的工作清楚地展示了如何通过调整表面区域附近的电子数量来调整器件的电气特性，这是一个非常基本和重要的结果，表明未来的电子器件可以通过原子水平的材料表征来实现，”Mun说。 “从长远来看，我们对 SrTiO₃ 的研究将为先进电子器件奠定坚实的基础，为我们提供更好的生活方式。”

参考资料

'Nature of the surface space charge layer on undoped SrTiO₃ (001)' by Hojoon Lim et al; Journal of Materials Chemistry C 2021

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