SiOx/KTaO3界面二维电子气

光电耦合调输运

一种可通过紫外光和栅压可逆调制Rashba自旋劈裂的氧化物界面二维电子气，为多功能量子器件提供非易失调控。

Wei, Xiangyang · 王拴虎 · Jiaxin, Lv · Cai, Jixiang · 严红 · 金克新

Scripta Materialia 2027

参数信息

Rashba 自旋劈裂

27.18 meV

载流子密度

1 10^13 cm^-2

技术优势

光控自旋轨道耦合

紫外光照与栅压协同，Rashba 劈裂可在器件工作状态下连续调制，最大达 ~27.18 meV，实现非易失存储。

载流子密度可调

通过调节沉积氧压和水蒸气引入，界面氧空位被调控，载流子密度在 ~10^13 cm^-2 量级变化，同时迁移率得到提升。

室温金属导电

该异质界面呈现金属性导电行为，载流子密度达 ~10^13 cm^-2，满足场效应器件的沟道需求。

界面缺陷钝化

生长时引入水蒸气，羟基钝化界面态并筛选远程库仑散射，使迁移率显著提高。

应用场景

• 自旋电子器件：利用 Rashba 劈裂的光电可逆调控实现自旋场效应管的非易失沟道。
• 量子器件：通过光与栅压耦合操控界面自旋态，为量子比特编码和读取提供新手段。
• 氧化物界面电子学：以化学计量工程调控界面氧空位，实现高迁移率二维电子气输运。