鈣鈦礦電子材料的新型氧化層增強

隨著我們的生活方式在柔性電子產品、智能設備、人工智能、物聯網等領域根深蒂固，能夠執行高速數據收集、處理和執行的高性能電子元件成為必需品。某些鈣鈦礦是晶體結構，可以作為這些下一代電子應用中硅基組件的有前途的替代品。它們的立方晶格使其非常適合用作生長氧化膜以形成具有獨特電學特性的異質結構的基礎。這些異質結構的特性取決于鈣鈦礦襯底和氧化物覆蓋層之間的界面層中的電荷轉移。這種電荷轉移可以通過摻雜或制造過程來控制。

現在，由光州科學技術學院的 Bongjin Simon Mun 教授領導的韓國研究人員使用環境壓力 X 射線光電子能譜 (AP-XPS) 和低能電子衍射 (LEED) 來研究制造條件(退火在富氧環境和缺氧、低壓環境)對于特定的鈣鈦礦材料，SrTiO 3 - 用于生長氧化膜的最流行的基材之一 -影響其未摻雜的表面和異質結構的界面層。

通過使用未摻雜的表面，研究人員希望在不受摻雜劑干擾的情況下檢查基板表面發生的變化。“摻雜的存在會干擾對表面缺陷狀態的正確解釋，這對于理解異質結構的電特性至關重要。我們對未摻雜 SrTiO 3 的研究提供了 SrTiO 3 襯底的無偏特性，”Mun 教授說，他們的發現是于 2021 年 9 月 16 日在線發布，并發表在Journal of Materials Chemistry C 上。

在氧環境中，隨著襯底中的Sr原子遷移到薄膜表面與氧反應形成穩定的氧化層，形成電子耗盡層。在低壓缺氧環境中，由于產生電子的TiO 2層的還原而形成氧化物層，因此這種耗盡層的形成受到限制。

在這兩種環境中，形成了類似的氧化物層，但結構的電子特性不同，因為電子耗盡層是結構導電性的關鍵。“我們的工作清楚地展示了如何通過調整表面區域附近的電子數量來調整器件的電氣特性，這是一個非常基本和重要的結果，表明未來的電子器件可以通過原子水平的材料表征來實現，”蒙教授說。“從長遠來看，我們對 SrTiO 3的研究將為先進電子設備奠定堅實的基礎，為我們帶來更好的生活方式。”