LaAlO3/GaAs異質結界面的空穴導電行為分析

毛田田，廖錫龍，楊云龍，荔 靜，熊昌民，王登京

(1.武漢科技大學理學院，湖北 武漢，430065；2.北京師范大學物理學系，北京，100875)

III-V族半導體襯底薄膜材料因其具有良好的光電子和高移動性的傳輸性質，在微電子、光電子等重要領域有非常廣泛的應用，是現代信息產業的基礎材料之一。鈣鈦礦結構氧化物由于其具有鐵磁性、鐵電性、壓電性、熱電性、超導性和非線性光學效應等諸多性質在近年來受到廣泛關注[1-3]。如何把這兩種材料耦合起來，構成性能更加優異的光電功能材料是目前研究的熱點。

鈣鈦礦結構氧化物可以用ABO3來表示，A位為稀土元素， B 位為過渡元素，陽離子B與六個氧離子構成八面體配位。鋁酸鑭(LaAlO3，LAO)是鈣鈦礦結構氧化物中的一個典型代表，晶格常數為0.3821 nm，與大多數功能氧化物匹配良好，所以鋁酸鑭與鈦酸鍶(SrTiO3，STO)一樣也經常被用作各種功能氧化物材料的襯底。LAO與STO 本身就有很高的研究價值，自2004年美國貝爾實驗室的Ohtomo等[4]在LaAlO3/SrTiO3界面觀察到具有高遷移率的二維電子氣(2DEG)以來，LaAlO3/SrTiO3界面的物理現象引起眾多研究者的關注。

砷化鎵(GaAs)是第二代半導體中的代表，具有直接帶隙、閃鋅礦結構，其晶格常數為0.565 nm。砷化鎵電子遷移率比硅大5～6倍，在微波器件和高速數字電路方面有重要應用；它還可以制成電阻率比硅、鍺高3個數量級以上的半絕緣高阻材料，用于光電導開關、集成電路襯底、紅外探測器、γ光子探測器等。因此，在砷化鎵基片上外延生長鈣鈦礦結構氧化物具有很高的研究和應用價值。……