球差校正透射电镜技术探究SrTiO_(3)/SrTiO_(3)同质薄膜导电起源

通过脉冲激光沉积方法沿着SrTiO_(3)衬底(001)方向生长了SrTiO_(3)/SrTiO_(3)(001)同质外延薄膜,薄膜退火前为导电状态,在氧气气氛中退火后变为绝缘态。运用环形高角暗场像、环形明场像和能量损失谱等多种先进的球差校正透射电镜技术,从原子尺度分析薄膜表面和界面处的原子占位、电子结构以及氧空位等。研究发现,退火前薄膜表面存在TiO_(x)(1<x<2)重构层,退火后重构层仍然存在,但Ti的价态有所升高。同时,通过原子分辨率的能量损失谱分析对比了退火前后Ti和O的价态变化,发现:退火前薄膜表面和界面附近存在氧空位,薄膜表面的氧空位更多,退火后氧空位消失。因此,对于SrTiO_(3)/SrTiO_(3)同质薄膜来说,薄膜导电的起源主要为薄膜表面和界面附近氧空位的共同作用。