En los últimos años, LaAlO₃ /SrTiO₃ Se encuentra que la interfaz es un anfitrión ideal para el gas de electrones bidimensionales (2DEG). Tales heteroestructuras han atraído un gran interés en los últimos años debido a sus diversas propiedades fascinantes, como la alta movilidad de electrones, la superconductividad y el efecto sintonizable de acoplamiento espín-órbita.

Sin embargo, el mecanismo físico impulsor detrás de tal efecto elegante todavía está en deuda. La teoría más común para la formación de 2DEG es el llamado modelo de "catástrofe polar", donde 2DEG se atribuye a la discontinuidad polar entre los dos materiales. Sin embargo, informes recientes de 2DEG sobre SrTiO₃ La superficie desnuda reveló la importancia de las vacantes de oxígeno en el proceso de formación de 2DEG, mientras que esos defectos en la interfaz enterrada están más allá del rango aplicable de los métodos de caracterización tradicionales.

Los autores de este artículo abordan uno de los enigmas más debatidos en SrTiO₃ (STO) basadas en heteroestructuras:la magnitud conflictiva de la densidad electrónica del 2DEG en los experimentos y el llamado modelo de "catástrofe polar". Esta conclusión se basa en el estudio de fotoemisión local y resuelta en el tiempo de la influencia de las vacantes de oxígeno para el 2DEG de una heteroestructura basada en STO.

Con más detalle, lograron controlar la densidad del gas de electrones 2D (2DEG) del LaAlO₃ /SrTiO₃ interfase generando defectos antisitio Ti-Sr en el SrTiO₃ capa que crea nano-regiones localizadas en la interfaz enterrada. Usando microscopía electrónica de fotoemisión resuelta en tiempo y resuelta en energía, proporcionan evidencia sustancial de que las vacantes de oxígeno se inducen cerca de esos sitios polares, lo que resulta en una mayor densidad de portadores del 2DEG. Fundamentalmente, la fuerza relativa de estas fuentes de electrones está directamente relacionada con las vacantes de oxígeno en la interfaz, lo que ofrece una posibilidad única de controlar el 2DEG de tales heteroestructuras de semiconductores. Sus resultados prueban que la densidad de electrones del gas de electrones 2D se atribuye a más de un mecanismo que, por lo tanto, revela la coexistencia de varias fuentes de electrones en el LaAlO₃ /SrTiO₃ interfaz.

Tal hallazgo sentará las bases para promover la implementación de nuevos dispositivos electrónicos basados ​​en SrTiO₃ -relacionado con 2DEG. En particular, las pautas de diseño para controlar la densidad electrónica de 2DEG de interfaces polares-no polares sentarán las bases para explorar fenómenos más exóticos de 2DEG en conceptos de dispositivos como la superconductividad o el magnetismo de 2DEG.