구조적 불균형에 의한 LaAlO_(3)/SrTIO_(3)의 계면에서의 전기적 특성: 밀도범함수론 계산

Abstract

밀도범함수론을 기본으로 한 제일원리 계산을 이용하여 LaAlO_(3)/SrTIO_(3)의 계면에서 발생하는 증가된 전기 전도도에 대해 연구하였다. 계산 결과 최적화된 구조에서 두 물질의 n-type 계면방향으로 산소 원자들이 이동하였고 n-type 계면의 Ti를 중심으로 구조가 [001] 방향으로 수축되었다. 결정구조의 변화로 인해 Ti 원자의 3d 오비탈이 영향을 받아 페르미 준위 아래에 위치하는 전자의 밀도가 높아지게 되고 이로 인해 n-type 계면에 전자가 축적되어 전기 전도도가 높아지는 것을 확인하였다. LaAlO_(3)의 두께에 따른 전기 전도도의 영향을 알아보기 위해 LaAlO_(3)의 두께를 달리하여 계산한 결과 LaAlO_(3)의 두께가 두꺼울수록 계면에서의 수축이 더 크게 일어나는 것을 확인하여 전기전도도가 증가한다는 것을 설명하였다.