来源: 石墨烯联盟
复杂氧化物异质结面耦合可以表现出共存的功能特性，例如磁性、超导性和铁电性。典型能带绝缘体SrTiO3（STO）是此类异质界面的活性组成。温度，应变或机械应力引起的铁弹性转变会导致在STO中形成狭窄的畴和畴壁。已经使用成像或输运技术研究了此类铁弹性畴壁，并且通常发现受电极的选择和相互作用的影响。
有鉴于此，近日，荷兰格罗宁根大学Tamalika Banerjee和Si Chen（共同通讯作者）等通过研究石墨烯中电荷输运的温度和栅极偏置依赖性，使用石墨烯作为独特的平台来揭示STO表面附近的氧空位和铁弹性畴壁的运动。通过扫描背栅电压，观察到了石墨烯中的抗迟滞性，这通常在常规铁电氧化物中观察到。有趣的是，研究发现抗迟滞特性与STO中畴壁的移动和氧空位有关，通过分析不同温度和栅极偏置下石墨烯方块电阻的时间依赖性确定了这一点。密度泛函计算可估算STO中层依赖氧空位的表面极化和形成能，定量地证实了由石墨烯方块电阻的温度依赖性所确定的活化能。在石墨烯和STO之间引入厚度可变的六方氮化硼（hBN）层会导致观察到的特征逐渐消失，这意味着畴壁对石墨烯中的潜在景观产生了影响。本文的研究方法可以扩展到对电子和离子交换动力学和其保留特性的研究中，为电子器件中存储功能的电场控制铺平了道路。
图1. STO上石墨烯方块电阻的抗迟滞性。
图2. hBN/STO上的石墨烯方块电阻在不同栅极扫描范围（扫描速率为1.7 s/V）下具有抗迟滞性。
图3. 石墨烯方块电阻中抗迟滞性的扫描速率依赖性。
图4. 静态栅极电压下石墨烯方块电阻的时间行为。
图5. 氧空位扩散路径的示意图以及通过NEB计算获得的能量分布。
文献信息：
Unveiling Temperature-Induced Structural Domains and Movement of Oxygen Vacancies in SrTiO3 with Graphene
(ACS Appl. Mater. Interfaces, 2020, DOI:10.1021/acsami.0c15458)
文献链接：
/doi/10.1021/acsami.0c15458
文章来源：低维 昂维
