Ces dernières années, LaAlO₃ /SrTiO₃ L'interface se révèle être un hôte idéal pour le gaz d'électrons bidimensionnel (2DEG). Ces hétérostructures ont suscité un intérêt considérable ces dernières années en raison de leurs diverses propriétés fascinantes telles que la mobilité électronique élevée, la supraconductivité et l'effet de couplage spin-orbite accordable.

Cependant, le mécanisme physique moteur derrière un tel effet de fantaisie est toujours endetté. La théorie la plus courante pour la formation 2DEG est le modèle dit de "catastrophe polaire", où 2DEG est attribué à la discontinuité polaire entre les deux matériaux. Pourtant, des rapports récents de 2DEG sur SrTiO₃ surface nue a révélé l'importance des lacunes d'oxygène dans le processus de formation 2DEG, tandis que ces défauts à l'interface enterrée dépassent la gamme applicable des méthodes de caractérisation traditionnelles.

Les auteurs de cet article abordent l'une des énigmes les plus débattues du SrTiO₃ Hétérostructures à base de (STO) :l'ampleur contradictoire de la densité électronique du 2DEG dans les expériences et le modèle dit de "catastrophe polaire". Cette conclusion est basée sur l'étude de photoémission locale et résolue en temps de l'influence des lacunes d'oxygène pour le 2DEG d'une hétérostructure à base de STO.

Plus en détail, ils ont réussi à contrôler la densité du gaz d'électrons 2D (2DEG) du LaAlO₃ /SrTiO₃ interface en générant des défauts anti-site Ti-Sr dans le SrTiO₃ couche qui crée des nano-régions localisées dans l'interface enterrée. En utilisant la microscopie électronique à photoémission résolue en temps et en énergie, ils fournissent des preuves substantielles que des lacunes d'oxygène sont induites à proximité de ces sites polaires, ce qui entraîne une augmentation de la densité de porteurs du 2DEG. Surtout, la force relative de ces sources d'électrons est directement liée aux lacunes d'oxygène à l'interface offrant une possibilité unique de contrôler le 2DEG de telles hétérostructures semi-conductrices. Leurs résultats prouvent que la densité électronique du gaz d'électrons 2D est attribuée à plus d'un mécanisme qui révèle ainsi la coexistence de diverses sources d'électrons au LaAlO₃ /SrTiO₃ interface.

Une telle découverte jettera les bases pour promouvoir la mise en œuvre de nouveaux dispositifs électroniques basés sur SrTiO₃ -2DEG lié. En particulier, les directives de conception pour contrôler la densité électronique des 2DEG des interfaces polaires-non polaires ouvriront la voie à l'exploration de phénomènes plus exotiques du 2DEG dans des concepts d'appareils tels que la supraconductivité ou le magnétisme du 2DEG.