ALベースのアモルファス酸化物/原子層堆積によって成長したヘテロ構造を使用した2次元電子ガスの作成と制御

SRTIO（3）（STO）ベースのヘテロ構造を使用した2次元電子ガス（2-DEG）の形成は、酸化物エレクトロニクスに有望な機会を提供します。300°Cでの原子層堆積（ALD）技術によって成長したいくつかのアモルファス層を使用して、大量生産と互換性のあるプロセスであり、それにより潜在的なアプリケーションの実現を提供できる2-DEGの形成を実現しました。ALDプロセスによって成長したアモルファスラアロ（3）（LAO）層は、4-5 cm（2）/の電子移動度で2-DEG（〜1×10（13）/cm（2））を生成できることがわかりました。v・s。低温では、はるかに高い電子移動度が観察されました。さらに驚くべきことに、アモルファスヤロ（3）（YAO）およびAl（2）O（3）層は、極突起 - ペロフスカイト構造酸化物ではない層も2度を生成する可能性があります。2-DEGは、ラオスとヤオALDの間のSTOの還元剤として、および300°CでのAL（2）O（3）ALDプロセスとしてのトリメチルアルミニウムの重要な役割によって作成されました。堆積した酸化物層は、私（3）ALがSTOを減らすことを可能にする触媒としても重要な役割を果たします。電子はSTO表面に非常に近い局所化され、キャリアの供給源はSTO基質で生成された酸素空孔に基づいて説明されました。

The formation of a two-dimensional electron gas (2-DEG) using SrTiO(3) (STO)-based heterostructures provides promising opportunities in oxide electronics. We realized the formation of 2-DEG using several amorphous layers grown by the atomic layer deposition (ALD) technique at 300 °C which is a process compatible with mass production and thereby can provide the realization of potential applications. We found that the amorphous LaAlO(3) (LAO) layer grown by the ALD process can generate 2-DEG (∼1 × 10(13)/cm(2)) with an electron mobility of 4-5 cm(2)/V·s. A much higher electron mobility was observed at lower temperatures. More remarkably, amorphous YAlO(3) (YAO) and Al(2)O(3) layers, which are not polar-perovskite-structured oxides, can create 2-DEG as well. 2-DEG was created by means of the important role of trimethylaluminum, Me(3)Al, as a reducing agent for STO during LAO and YAO ALD as well as the Al(2)O(3) ALD process at 300 °C. The deposited oxide layer also plays an essential role as a catalyst that enables Me(3)Al to reduce the STO. The electrons were localized very near to the STO surface, and the source of carriers was explained based on the oxygen vacancies generated in the STO substrate.