Kryomessstand für temperaturabhängige Leitfähigkeits- und Hall-Messungen
Final Report Abstract
Der Kryomessstand für temperaturabhängige Leitfähigkeits- und Hall-Messungen wurde in den ersten drei Jahren seit Inbetriebnahme zur Transportcharakterisierung folgender oxidischer Heterostrukturen eingesetzt: (i) LaAlO3/SrTiO3 (LAO/STO)–Heterostrukturen in (001)- und (111)-Orientierung: Die Ausbildung einer leitfähigen Schicht an der Grenzfläche der beiden Halbleiter LAO und STO wird oft als das Paradebeispiel der Oxidelektronik benannt. Die Transporteigenschaften dieses zweidimensionalen Elektronensystems (2DES) wurden mit dem Kryomessstand untersucht. Temperaturabhängige Hallmessungen liefern Aufschluss über Ladungsträgerdichten und -mobilitäten. In einer Versuchsreihe wurden beispielsweise die Wachstumsparameter systematisch variiert, um die Mobilität zu optimieren. In einer anderen Versuchsreihe wurde der Einfluss der Sauerstoffstöchiometrie in Magnetotransportmessungen analysiert, wodurch auch Rückschlüsse auf die Bandbesetzung und magnetische Eigenschaften gezogen werden konnten. Weiterhin wurde untersucht, wie sich sich die Transporteigenschaften der LAO/STO Proben mittels des Feldeffekts steuern lassen. (ii) LaTiO3 (LTO)–Dünnfilme: Stöchiometrische LaTiO3–Filme sind Mott-Isolatoren. Durch Variation der Sauerstoffstöchiometrie kann man die Filme jedoch auch p dotieren und einen Metall-Isolator-Übergang induzieren. Dieser Übergang wurde sowohl mittels Spektroskopie als auch in temperaturabhängigen Leitfähigkeitsmessungen im Kryomessstand analysiert. (iii) amorphe LaAlO3/KTaO3 (aLAO/KTO)–Heterostrukturen: Bei Bestrahlung mit einem intensiven Röntgenstrahl werden an der Oberfläche eines KTO- Kristalls Sauerstofffehlstellen erzeugt, die ein 2DES induzieren. Da dieses 2DES jedoch nicht stabil an Luft ist, bleibt es für Transportexperimente unzugänglich. Experimente am Kryomessstand haben gezeigt, dass Sauerstofffehlstellen und ein 2DES jedoch auch durch Aufdampfen eines amorphen LAO Films induziert werden. Ex situ Transportmessungen an den aLAO/KTO-Heterostrukturen sind in diesem Fall realisierbar, da der amorphe LAO-Film gleichzeitig auch zur Passivierung der Probe dient. Zur Probencharakterisieurung wurden weiterhin auch temperaturabhängige Leitfähigkeitsmessungen an SrIrO3, BaBiO3 und SrVO3 Dünnfilmen sowie an LaVO3/SrTiO3 Heterostrukturen durchgeführt.
Publications
- Surface/interface coupling in an oxide heterostructure: impact of adsorbates on LaAlO3/SrTiO3. Phys. Rev. B 92, 195422 (2015)
P. Scheiderer et al.
(See online at https://doi.org/10.1103/PhysRevB.92.195422) - Disentangling specific and generic doping mechanisms for oxide heterostructures. Phys. Rev. B 95, 195109 (2017)
J. Gabel et al.
(See online at https://doi.org/10.1103/PhysRevB.95.195109) - Gate-tunable, normally-on to normally-off memristance transition in patterned LaAlO3/SrTiO3 interfaces. Appl. Phys. Lett. 110, 093506 (2017)
P. Maier et al.
(See online at https://doi.org/10.1063/1.4977834)
