在SrTiO3上逐层生长过程中的表面重排

《Advanced Materials》：Surface Reordering During Layer-by-Layer Growth on SrTiO3

氧化电子学主要平台（001）面上采用分子束外延（MBE）生长时，材料表面热力学主导的生长行为并非简单的逐层沉积，而是存在动态层重组现象，通过原位同步辐射X射线散射和第一性原理计算发现，基底表面存在稳定的双层结构，并在同质外延生长过程中发生动态层面迁移。该研究揭示了现有表面控制方法的局限性及对钙钛矿材料表面反应性的影响。

　　

摘要

随着分子束外延（MBE）等逐层生长技术的发展，现在可以以原子级精度构建材料，其层序主要由生长工艺决定。然而，在高温生长环境中，材料仍可能发生结构重排，表面热力学对生长行为有显著影响。在这里，我们发现，在$$（001）（氧化物电子学的主要衬底）上的生长过程并非逐层进行，而是一个更为复杂的过程：$$平面不断向生长表面扩散。通过原位同步辐射X射线散射结合从头算热力学计算，我们发现了在原始衬底上存在稳定的$$双层结构，并且在氧化物MBE的同质外延生长过程中发生了动态层重排。我们的研究结果表明，目前用于精确控制$$表面的方法存在局限性，同样也限制了我们调控超薄膜成分的能力，这对在$$上生长的钙钛矿材料的表面反应性具有重要影响。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

支持本研究结果的数据可在本文的补充材料中找到。