研究成果

SrTiO3表面原子結構重組所衍生的奇異表面電子態

刊登日期:2020-07-08

過去研究顯示絕緣氧化物SrTiO3的表面氧空缺(OVs)將導致表面原子結構的重組並使其具電導性,理論計算進一步預測亦將衍生表面磁性及特殊的自旋極化電子態於能隙之中。然而SrTiO3表面氧空缺(SR-STO)在正常環境下並非穩定的存在,因此實驗上的驗證極具挑戰性。在最近一項由本所李偉立博士及美國SUNY賓漢頓大學李偉正教授所主導的研究工作,此奇異表面電子態可透過超導薄膜(SC)的接近耦合於SR-STO來探究。Dr. Akhilesh Singh 及 Uddipta Kar分別為論文的第一及第二作者,他們運用本所超高真空多腔體連結整合設施中的氧化物分子束磊晶系統與電子束繞射系統來製備及鑑定SR-STO,在維持超高真空環境下將超導鈮(Nb)金屬薄膜接續鍍至SR-STO上以確保介面的高品質。我們首次在SC/SR-STO的異質結構中,發現了奇特的磁場衍生之電阻峰效應。結合磁性量測與密度泛函理論計算結果,我們提出了一個以SC與高自旋極化金屬的介面電組為基礎的有效模型,對磁場衍生之電阻峰效應提出自我相容的解釋。此研究結果為SR-STO中具有高度自旋極化電子態於能隙中提出了有力的實驗證據。完整的研究資料已發表於 npj Quantum Materials. (npj Quantum Mater. 5, 45 (2020), https://rdcu.be/b5rPk)

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