今日Science：鈣鈦礦表面KTaO3（001）的極性補償機制

【引言】

所有離子晶體都可以被認為是沿某些結晶學方向交替帶電的晶格平面疊層。當晶體終止于垂直這樣的“極性”方向時，靜電能量發散。由此產生的不穩定性可以通過各種方式進行補償，例如電荷轉移，結構重構，表面形態變化或化學摻雜。這些補償機制通常會產生不尋常的物理和化學特性。研究發現離子晶體中的交替帶電平面的疊加產生了發散的靜電能量，其必須在表面上進行補償。

【成果簡介】

北京時間，2018年2月2日Science在線發表了維也納工業大學Martin Setvin（通訊作者）團隊題為“These ranged from surface distortions to the formation of oxygen vacancies to the development of KO and TaO₂ stripes”的新發現，團隊利用掃描探針顯微鏡和密度泛函理論研究了鈣鈦礦鉭酸鉀（KTaO₃）（001）表面隨著自由度增加的補償機制。在真空中被切割的表面被固定在適當的位置，但是其能立即響應絕緣體到金屬的轉變以及可能的鐵電晶格失真。在真空中退火形成分離的氧空位，隨后將頂層完全重排成有序的KO和TaO₂條紋圖案。最終通過形成具有理想幾何形狀和電荷的羥基化覆蓋層繼而置于水蒸氣后發現最佳解決方案。

【圖文導讀】

圖1 切割的KTaO₃（001）

圖2 隨著退火溫度的升高表面結構進一步優化

圖3 水誘導的羥基化（2×1）表面層

文獻鏈接：Polarity compensation mechanisms on the perovskite surface KTaO₃(001)?? （Science,2018,DOI:10.1126/science.aar2287）

本文由材料人學術組Allen供稿，材料牛整理編輯。

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