钙钛矿电子材料的新型氧化层增强

随着我们的生活方式在柔性电子产品、智能设备、人工智能、物联网等领域根深蒂固，能够执行高速数据收集、处理和执行的高性能电子元件成为必需品。某些钙钛矿是晶体结构，可以作为这些下一代电子应用中硅基组件的有前途的替代品。它们的立方晶格使其非常适合用作生长氧化膜以形成具有独特电学特性的异质结构的基础。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。

现在，由光州科学技术学院的 Bongjin Simon Mun 教授领导的韩国研究人员使用环境压力 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(退火在富氧环境和缺氧、低压环境)对于特定的钙钛矿材料，SrTiO 3 - 用于生长氧化膜的最流行的基材之一 -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基板表面发生的变化。“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 SrTiO 3 的研究提供了 SrTiO 3 衬底的无偏特性，”Mun 教授说，他们的发现是于 2021 年 9 月 16 日在线发布，并发表在Journal of Materials Chemistry C 上。

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，由于产生电子的TiO 2层的还原而形成氧化物层，因此这种耗尽层的形成受到限制。

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，”蒙教授说。“从长远来看，我们对 SrTiO 3的研究将为先进电子设备奠定坚实的基础，为我们带来更好的生活方式。”