【摘 要】
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在氧化物界面处产生的二维电子气体（2DEG）因具有许多奇异的物理性质而受到了人们的广泛研究。在Al2O3/Sr Ti O3（STO）和Al2O3/KTa O3（KTO）异质结界面上发现的2DEG,为实现新一代全氧化物以及自旋电子器件提供了机会。然而,STO基氧化物异质界面的室温迁移率较低（0.5-10 cm~2/Vs）,限制了其在电子器件方面的应用。再者,以往的研究大多数都集中在STO基2DEG上
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在氧化物界面处产生的二维电子气体（2DEG）因具有许多奇异的物理性质而受到了人们的广泛研究。在Al2O3/Sr Ti O3（STO）和Al2O3/KTa O3（KTO）异质结界面上发现的2DEG,为实现新一代全氧化物以及自旋电子器件提供了机会。然而,STO基氧化物异质界面的室温迁移率较低（0.5-10 cm~2/Vs）,限制了其在电子器件方面的应用。再者,以往的研究大多数都集中在STO基2DEG上,对于KTO基2DEG却鲜有研究。基于此,本文主要对Al2O3/STO和Al2O3/KTO异质结的电输运特性进行了研究。获得了以下结果:（1）采用磁控溅射法制备了不同基底温度下的Al2O3/STO异质结,对其电输运特性进行了研究。通过改变生长温度以及进行退火实现了对载流子浓度的调控。550℃及以上的样品其电阻-温度曲线呈现出了良好的金属导电特性,表明在异质结界面处产生了高质量的2DEG。在生长温度为600℃的样品中获得了高达41 cm~2/Vs的室温迁移率,远高于文献的报道值。通过对迁移率散射机制的分析,发现较高的载流子浓度是产生高室温迁移率的主要原因。电子-电子散射和LO声子散射同时对室温迁移率起作用,主导因素仍然是LO声子散射。文中还观察到了STO晶格中发生的结构相变,引起了磁电阻随温度的变化。（2）首次采用磁控溅射法获得了Al2O3/KTO异质结,研究了这一新型氧化物异质结的电输运性质。随着温度的降低,电阻-温度曲线呈现出先下降（T＞50 K）,后剧烈增大（10 K＜T＜50 K）,而后趋于饱和（T＜10 K）的变化趋势。电阻随温度下降而降低表明界面处呈现出金属导电特性。在10 K＜T＜50 K时,电阻剧烈增大,表现出与温度的对数依赖性,通过理论分析,我们将这种对数温度关系归因于弱局域效应以及电子-电子相互作用的共同影响,并非来自近藤效应,这是电子-电子相互作用在氧化物异质结体系中的首次报道。测试磁电阻效应,发现低磁场范围内存在由Rashba自旋轨道耦合引起的反弱局域效应。低温电阻的饱和原因很可能来源于反弱局域效应和电子-电子相互作用之间的竞争。文中通过改变基底温度实现了对电输运特性的调控,室温迁移率在13.2-25.8 cm~2/Vs的范围内发生变化,并且随着基底温度的升高而逐渐增大。
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