[发明专利]一种二维电子气输运性能的调控方法

说明书

本发明提供了一种二维电子气输运性能的调控方法，包括如下步骤：（a）对SrTiO₃基板进行表面台阶处理，获得具有TiO₂表面台阶的基板；（b）采用脉冲激光法在步骤（a）所得的基板上沉积超薄La_0.7Sr_0.3MnO₃薄膜；（c）采用脉冲激光法在步骤（b）所得的La_0.7Sr_0.3MnO₃/SrTiO₃上沉积LaAlO₃薄膜，得到LaAlO₃/La_0.7Sr_0.3MnO₃/SrTiO₃二维电子气异质结；（d）用光照射所述LaAlO₃/La_0.7Sr_0.3MnO₃/SrTiO₃二维电子气异质结，以调控其二维电子气输运性能。本发明实现了光场对二维电子气电学和磁学等输运性能的调控。本发明工艺简单，适用范围广，利于实用化，具有广泛应用前景。

技术领域

本发明涉及二维电子气技术领域，具体地说是涉及一种二维电子气输运性能的调控方法。

背景技术

二维电子气是指电子气可以自由在二维方向移动，而在第三维上受到限制的现象，是半导体元器件的核心研究问题，更是许多场效应器件（例如金属-氧化物半导体场效应晶体管、高电子迁移率晶体管）工作的基础。由于二维电子气具有较高的载流子浓度和非常大的载流子迁移率等奇特的性能，使其在半导体器件中得到广泛应用。电子关联的全氧化物异质LaAlO₃/SrTiO₃研究体系界面处能出现一层二维电子气，备受研究人员的广泛关注。与常规半导体二维电子气不同，势阱中的电子具有d电子特征，可以占据不同的d轨道，从而带来了一系列新特性，例如磁场依赖的输运行为、铁磁性和超导电性等。随着二维电子气异质结的不断发展，其二维电子气输运性能的调控也越来越受到人们重视，寻找新的调控原理与方法是二维电子气新奇物理效应探索的关键，也是扩展二维电子气在半导体器件中广泛应用的关键。

光调控磁学性能和电学性能，作为一种超快的方式，在超快数据处理和存储器件应用中表现出巨大的潜力，诸如磁过程的光激发、光诱导磁反转和相变等，为实现基于磁学性能和电学性能的光调控的元器件提供了可能。近年来，通过电场、磁场和界面作用实现了自旋场效应管的门极调控，利用光场调控基于氧化物器件的物理性能，将会进一步加快超快自旋电子学的发展步伐。此外，与常规的电学方法相比较，光场调控具有超快转换、无漏电和低能耗等更多优点。因此，开发一种简单有效调控全氧化物二维电子气电学和磁学输运性能的方法对于探索自旋极化二维电子气器件的实用化具有重要意义。

发明内容

本发明的目的就是提供一种二维电子气输运性能的调控方法，以解决现有二维电子气电学和磁学性能调控方法较为复杂，调控难度大的问题。

本发明的目的是这样实现的：一种二维电子气输运性能的调控方法，包括如下步骤：

（a）对SrTiO₃基板进行表面台阶处理，获得具有TiO₂表面台阶的基板；

（b）采用脉冲激光法在步骤（a）所得的基板上沉积超薄La_0.7Sr_0.3MnO₃薄膜；