A theoretical study of the two-dimensional hole gas at the (AgO)−/(TiO2)0 p-type interface in the AgTaO3/SrTiO3 (001) heterostructure is presented. The Ag 4d states strongly hybridize with the O 2p states and contribute to the hole gas. It is demonstrated that the holes are confined to an ultra thin layer () with a considerable carrier density of . We estimate a hole mobility of 18.6 cm2 V−1 s−1, which is high enough to enable device applications.
REFERENCES
1.
S. A.
Pauli
and P. R.
Willmott
, J. Phys.: Condens. Matter
20
, 264012
(2008
).2.
R.
Pentcheva
and W. E.
Pickett
, J. Phys.: Condens. Matter
22
, 043001
(2010
).3.
Q.-H.
Wu
, Crit. Rev. Solid State Mater. Sci.
36
, 1
(2011
).4.
J. M.
Rondinelli
and N. A.
Spaldin
, Adv. Mater.
23
, 3363
(2011
).5.
P.
Zubko
, S.
Gariglio
, M.
Gabay
, P.
Ghosez
, and J.-M.
Triscone
, Annu. Rev. Condens. Matter Phys.
2
, 141
(2011
).6.
A.
Ohtomo
and H. Y.
Hwang
, Nature (London)
427
, 423
(2004
).7.
M. S.
Park
, S. H.
Rhim
, and A. J.
Freeman
, Phys. Rev. B
74
, 205416
(2006
).8.
N.
Nakagawa
, H. Y.
Hwang
, and D. A.
Muller
, Nat. Mater.
5
, 204
(2006
).9.
J.
Narkilahti
, M.
Plekh
, J.
Levoska
, and M.
Tyunina
, Phys. Rev. B
79
, 014106
(2009
).10.
R.
Oja
and R. M.
Nieminen
, Phys. Rev. B
80
, 205420
(2009
).11.
S.
Nazir
, N.
Singh
, and U.
Schwingenschlögl
, Phys. Rev. B
83
, 113107
(2011
).12.
S.
Nazir
and U.
Schwingenschlögl
, Appl. Phys. Lett.
99
, 073102
(2011
).13.
S.
Nazir
, N.
Singh
, and U.
Schwingenschlögl
, Appl. Phys. Lett.
98
, 262104
(2011
).14.
A.
Dubroka
, M.
Rössle
, K. W.
Kim
, V. K.
Malik
, L.
Schultz
, S.
Thiel
, C. W.
Schneider
, J.
Mannhart
, G.
Herranz
, O.
Copie
, M.
Bibes
, A.
Barthélémy
, and C.
Bernhard
, Phys. Rev. Lett.
104
, 156807
(2010
).15.
P.
Delugas
, A.
Filippetti
, V.
Fiorentini
, D. I.
Bilc
, D.
Fontaine
, and P.
Ghosez
, Phys. Rev. Lett.
106
, 166807
(2011
).16.
J.
Wunderlich
, B.
Kaestner
, J.
Sinova
, and T.
Jungwirth
, Phys. Rev. Lett.
94
, 047204
(2005
).17.
C. H.
Yang
, W.
Xu
, Z.
Zeng
, F.
Lu
, and C.
Zhang
, Phys. Rev. B
74
, 075321
(2006
).18.
P.
Blaha
, K.
Schwarz
, G.
Madsen
, D.
Kvasicka
, and J.
Luitz
, WIEN2k
, Technical University of Vienna
, Vienna
, 2001
.19.
S.
Cabuk
and S.
Simsek
, Cent. Eur. J. Phys.
6
, 730
(2008
).20.
M.
Djermouni
, A.
Zaoui
, S.
Kacimi
, and B.
Bouhafs
, Comput. Mater. Sci.
49
, 904
(2010
).21.
M. U.
Kahaly
, S.
Nazir
, and U.
Schwingenschlögl
, Appl. Phys. Lett.
99
, 123501
(2011
).22.
G. E.
Kugel
, M. D.
Fontana
, M.
Hafid
, K.
Roleder
, A.
Kania
and, M.
Pawelczyk
. J. Phys. C
20
, 1217
(1987
).23.
H.
Kato
, H.
Kobayashi
, and A.
Kudo
, J. Phys. Chem. B
106
, 12441
(2002
).24.
U.
Schwingenschlögl
and C.
Schuster
, Chem. Phys. Lett.
467
, 354
(2009
); U.
Schwingenschlögl
and C.
Schuster
, Europhys. Lett.
81
, 17007
(2008
).25.
U.
Schwingenschlögl
and C.
Schuster
, Europhys. Lett.
86
, 27005
(2009
).26.
M.
Salluzzo
, J. C.
Cezar
, N. B.
Brookes
, V.
Bisogni
, G. M.
De Luca
, C.
Richter
, S.
Thiel
, J.
Mannhart
, M.
Huijben
, A.
Brinkman
, G.
Rijnders
, and G.
Ghiringhelli
, Phys. Rev. Lett.
102
, 166804
(2009
).27.
M.
Huijben
, G.
Rijnders
, D. H. A.
Blank
, S.
Bals
, S. V.
Aert
, J.
Verbeeck
, G. V.
Tendeloo
, A.
Brinkman
, and H.
Hilgenkamp
, Nat. Mater.
5
, 556
(2006
).28.
Ariando
, X.
Wang
, G.
Baskaran
, Z. Q.
Liu
, J.
Huijben
, J. B.
Yi
, A.
Annadi
, A. R.
Barman
, A.
Rusydi
, S.
Dhar
, Y. P.
Feng
, J.
Ding
, H.
Hilgenkamp
, and T.
Venkatesan
, Nat. Commun.
2
, 188
(2011
).29.
W.
Wunderlich
, H.
Ohta
, and K.
Koumoto
, Phys. B: Condens. Matter
404
, 2202
(2009
).30.
S. S. A.
Seo
, W. S.
Choi
, H. N.
Lee
, L.
Yu
, K. W.
Kim
, C.
Bernhard
, and T. W.
Noh
, Phys. Rev. Lett.
99
, 266801
(2007
).31.
K.
Koumoto
, Y.
Wang
, R.
Zhang
, A.
Kosuga
, and R.
Funahashi
, Annu. Rev. Mater. Res.
40
, 363
(2010
).32.
R.
Arras
, V. G.
Ruiz
, W. E.
Pickett
, and R.
Pentcheva
, Phys. Rev. B
85
, 125404
(2012
).33.
S. A.
Chambers
, M. H.
Engelhard
, V.
Shutthanandan
, Z.
Zhu
, T. C.
Droubay
, L.
Qiao
, P. V.
Sushko
, T.
Feng
, H. D.
Lee
, T.
Gustafsson
, E.
Garfunkel
, A. B.
Shah
, J.-M.
Zuo
, and Q. M.
Ramasse
, Surf. Sci. Rep.
65
, 317
(2010
).34.
P.
Sciau
, A.
Kania
, B.
Dkhil
, E.
Suard
, and A.
Ratuszna
, J. Phys.: Condens. Matter
16
, 2795
(2004
).© 2012 American Institute of Physics.
2012
American Institute of Physics
You do not currently have access to this content.
