Sistemas cuasi electrón 2D (q2DES) se han utilizado como un parque infantil para estudiar multitud de baja dimensión y fenómenos cuánticos. Se han creado a partir del libro seminal en el sistema LaAlO3/SrTiO3 (LAO/STO)1, una explosión de los diferentes sistemas que albergan nuevas fases electrónicas interfaciales. Combinando diferentes materiales condujo al descubrimiento de q2DESs con propiedades adicionales, como giro armonioso campo eléctrico polarización2, electrones extremadamente altas movilidades3 o fenómenos ferroelectricidad-juntado4. Aunque un inmenso cuerpo de trabajo se ha dedicado a desentrañar la creación y manipulación de estos sistemas, varios experimentos y técnicas han demostrado resultados contradictorios, incluso en condiciones algo similares. Además, el equilibrio entre las interacciones electrostáticas y químicas fue encontrado para ser esencial para entender correctamente que la física en el juego5,6,7.
En este artículo, bien Describimos el crecimiento de diferente metal/LAO/STO heteroestructuras, usando una combinación de deposición láser pulsado (PLD) y en situ de magnetrón sputtering. Entonces, para entender el efecto de diferentes condiciones de la superficie en el q2DES enterrado en la interfaz de LAO/STO, se realiza un estudio electrónico y química, utilizando experimentos de espectroscopia de transporte y electrónica.
Puesto que anteriormente ya se habían utilizados varios métodos para crecer LAO cristalino en STO, la elección de técnicas de deposición adecuado es un paso crucial para la fabricación de heteroestructuras de óxido de alta calidad (además de tiempo y costo posible limita). En el PLD, un impulso de láser intenso y corto da en el blanco del material deseado, que entonces es quitado por ablación y consigue depositado en el sustrato como una película delgada. Una de las principales ventajas de esta técnica es la capacidad para transferir confiablemente la estequiometría del objetivo a la película, un elemento clave para lograr la formación de fase deseada. Además, la capacidad de realizar crecimiento capa por capa (seguimiento en tiempo real utilizando la difracción de electrones de gran energía de reflexión - RHEED) de un gran número de óxidos complejos, la posibilidad de tener múltiples objetivos dentro de la cámara en el (mismo) tiempo permitiendo el crecimiento de diversos materiales sin romper el vacío) y la simplicidad de la configuración de esta técnica uno de los más eficaces y versátiles.
Sin embargo, otras técnicas como la epitaxia de haces moleculares (MBE) permiten el crecimiento de crecimiento epitaxial de aún mayor calidad. En lugar de tener un objetivo de un material específico, en MBE cada elemento específico es sublimado hacia el sustrato, donde reaccionan entre sí para formar capas atómicas bien definidas. Además, la ausencia de especies altamente energéticas y más distribución uniforme de la energía permite la fabricación de interfaces extremadamente agudo8. Esta técnica es sin embargo mucho más complejo que el PLD cuando se trata de para el crecimiento de óxidos, ya que debe realizarse en ultra alto vacío condiciones (para que el largo significa vía libre no se destruye) y en general requiere una mayor inversión, costo - y tan. Aunque el proceso de crecimiento en las primeras publicaciones de LAO/STO era PLD, muestras con características similares se han cultivado por MBE9. También cabe señalar que se han cultivado LAO/STO heteroestructuras mediante pulverización catódica10. Aunque atómico sharp interfaces fueron alcanzadas a altas temperaturas (920 º C) y presiones de oxígeno alto (0,8 mbar), la conductividad superficial no fue alcanzada.
Para el crecimiento de los metálicos envases capas, utilizamos magnetrón sputtering, ya que proporciona un buen equilibrio entre calidad y flexibilidad. Otras técnicas de base de deposición de vapor químico sin embargo podrían ser utilizado para lograr resultados similares.
Por último, la combinación de técnicas de transporte y espectroscopia mostró en este artículo es un ejemplo de una manera sistemática de sondar interacciones electrónicas y químicas, haciendo hincapié en la importancia de cotejar diferentes enfoques para comprender plenamente las características de estos tipos de sistemas.