We have performed comparative depth-dependent x-ray excited optical luminescence (XEOL) and depth resolved cathodoluminescence spectroscopy measurements in order to understand the native point defect distribution in three SrTiO3 samples. Both techniques found surface segregation of Ti3+ defects, but apparent differences in the oxygen vacancy distribution. Due to the lower excitation flux densities employed in XEOL, there is a delayed onset (“dead layer”) revealed in the oxygen defect depth distribution, which results from band bending near the surface. By modeling the data, we are able to estimate the Ti3+ depth distribution and the depletion layer width.
REFERENCES
1.
L. J.
Brillson
, J. Vac. Sci. Technol. B
19
, 1762
(2001
).2.
J.
Zhang
, D.
Doutt
, T.
Merz
, J.
Chakhalian
, M.
Kareev
, J.
Liu
, and L. J.
Brillson
, Appl. Phys. Lett.
94
, 092904
(2009
).3.
J.
Zhang
, S.
Walsh
, C.
Brooks
, D. G.
Schlom
, and L. J.
Brillson
, J. Vac. Sci. Technol. B
26
, 1466
(2008
).4.
A.
Rogalev
and J.
Goulon
, in Chemical Applications of Synchrotron Radiation, Part II: X-Ray Applications
, edited by T. K.
Sham
(World Scientific Publishing Co.
, Singapore
, 2002
), Vol. 12B
, p. 707
.5.
R. A.
Rosenberg
, M. A.
Haija
, K.
Vijayalakshmi
, J.
Zhou
, S.
Xu
, and Z. L.
Wang
, Appl. Phys. Lett.
95
, 243101
(2009
).6.
http://henke.lbl.gov/optical_constants/,
B. L.
Henke
, E. M.
Gullikson
, and J. C.
Davis
, Center for X-ray Optics, Lawrence Berkeley National Lab.7.
A.
Brinkman
, M.
Huijben
, M.
van Zalk
, J.
Huijben
, U.
Zeitler
, J. C.
Maan
, W. G.
van der Wiel
, G.
Rijnders
, D. H. A.
Blank
, and H.
Hilgenkamp
, Nature Mater.
6
, 493
(2007
).8.
A.
Ohtomo
and H. Y.
Hwang
, Nature
427
, 423
(2004
).9.
N.
Reyren
, S.
Thiel
, A. D.
Caviglia
, L. F.
Kourkoutis
, G.
Hammerl
, C.
Richter
, C. W.
Schneider
, T.
Kopp
, A.-S.
Rüetschi
, D.
Jaccard
, M.
Gabay
, D. A.
Muller
, J.-M.
Triscone
, and J.
Mannhart
, Science
317
, 1196
(2007
).10.
M.
Kareev
, S.
Prosandeev
, J.
Liu
, C.
Gan
, A.
Kareev
, J. W.
Freeland
, M.
Xiao
, and J.
Chakhalian
, Appl. Phys. Lett.
93
, 061909
(2008
).11.
T.-K.
Sham
and R. A.
Rosenberg
, Chem. Phys. Chem.
8
, 2557
(2007
).12.
J. R. R.
Addiss
, A. K.
Ghosh
, and F. G.
Wakim
, Appl. Phys. Lett.
12
, 397
(1968
).13.
A. K.
Ghosh
, F. G.
Wakim
, and R. R.
Addiss
, Phys. Rev.
184
, 979
(1969
).14.
R.
Plugaru
, A.
Cremades
, and J.
Piqueras
, J. Phys. Condens. Matter
16
, S261
(2004
).15.
S.
Emura
, T.
Moriga
, J.
Takizawa
, M.
Nomura
, K. R.
Bauchspiess
, T.
Murata
, K.
Harada
, and H.
Maeda
, Phys. Rev. B
47
, 6918
(1993
).16.
R. E.
Hollingsworth
and J. R.
Sites
, J. Appl. Phys.
53
, 5357
(1982
).17.
D. B.
Wittry
and D. F.
Kyser
, J. Appl. Phys.
38
, 375
(1967
).18.
K.
Vanheusden
, W. L.
Warren
, C. H.
Seager
, D. R.
Tallant
, J. A.
Voigt
, and B. E.
Gnade
, J. Appl. Phys.
79
, 7983
(1996
).19.
K.
Mettler
, Appl. Phys. A: Mater. Sci. Process.
12
, 75
(1977
).20.
H.
Henneken
, F.
Scholze
, and G.
Ulm
, J. Appl. Phys.
87
, 257
(2000
).21.
A.
Ohtomo
and H. Y.
Hwang
, J. Appl. Phys.
102
, 083704
(2007
).22.
R. G.
Geyer
, B.
Riddle
, J.
Krupka
, and L. A.
Boatner
, J. Appl. Phys.
97
, 104111
(2005
).23.
J.
Krupka
, R. G.
Geyer
, M.
Kuhn
, and J. H.
Hinken
, IEEE Trans. Microwave Theory Tech.
42
, 1886
(1994
).24.
K.
Szot
, W.
Speier
, R.
Carius
, U.
Zastrow
, and W.
Beyer
, Phys. Rev. Lett.
88
, 075508
(2002
).25.
J.
Hanzig
, B.
Abendroth
, F.
Hanzig
, H.
Stocker
, R.
Strohmeyer
, D. C.
Meyer
, S.
Lindner
, M.
Grobosch
, M.
Knupfer
, C.
Himcinschi
, U.
Muhle
, and F.
Munnik
, J. Appl. Phys.
110
, 064107
(2011
).26.
M.
Lippmaa
, M.
Kawasaki
, A.
Ohtomo
, T.
Sato
, M.
Iwatsuki
, and H.
Koinuma
, Appl. Surf. Sci.
130–132
, 582
(1998
).27.
J.
Goniakowski
, F.
Finocchi
, and C.
Noguera
, Rep. Prog. Phys.
71
, 016501
(2008
).28.
J. H. C.
Casey
and J. S.
Jayson
, J. Appl. Phys.
42
, 2774
(1971
).29.
D. M.
de Leeuw
and G. W.
't Hooft
, J. Lumin.
28
, 275
(1983
).30.
P. H.
Dowling
and J. R.
Sewell
, J. Electrochem. Soc.
100
, 22
(1953
).31.
V.
Bessolov
, V.
Evstropov
, M.
Kompan
, and M.
Mesh
, Semiconductors
36
, 1128
(2002
).32.
W.
Grieshaber
, E. F.
Schubert
, I. D.
Goepfert
, J. R. F.
Karlicek
, M. J.
Schurman
, and C.
Tran
, J. Appl. Phys.
80
, 4615
(1996
).33.
M. A.
Reshchikov
and R. Y.
Korotkov
, Phys. Rev. B
64
, 115205
(2001
).34.
M. A.
Reshchikov
, H.
Morkoc
, S. S.
Park
, and K. Y.
Lee
, Appl. Phys. Lett.
81
, 4970
(2002
).35.
R.
Singh
, R. J.
Molnar
, M. S.
Unlu
, and T. D.
Moustakas
, Appl. Phys. Lett.
64
, 336
(1994
).36.
S. O.
Kucheyev
, M.
Toth
, M. R.
Phillips
, J. S.
Williams
, and C.
Jagadish
, Appl. Phys. Lett.
79
, 2154
(2001
).37.
X.
Li
and J. J.
Coleman
, Appl. Phys. Lett.
70
, 438
(1997
).38.
Z.
Wang
, K.
Wu
, Q.
Guo
, and J.
Guo
, Appl. Phys. Lett.
95
, 021912
(2009
).39.
M. A.
Reshchikov
and H.
Morkoc
, J. Appl. Phys.
97
, 061301
(2005
).40.
S.
Mochizuki
, F.
Fujishiro
, and S.
Minami
, J. Phys. Condens. Matter
17
, 923
(2005
).41.
C.
Wang
, D. J.
As
, B.
Schöttker
, D.
Schikora
, and K.
Lischka
, Semicond. Sci. Technol.
14
, 161
(1999
).42.
S.
Myhajlenko
, D. B.
Davito
, R. A.
Puechner
, and J. L.
Edwards
, Philos. Mag. B
69
, 553
(1994
).43.
T.
Steiner
, M. L. W.
Thewalt
, E. S.
Koteles
, and J. P.
Salerno
, Phys. Rev. B
34
, 1006
(1986
).44.
T.
Hasegawa
, M.
Shirai
, and K.
Tanaka
, J. Lumin.
87–89
, 1217
(2000
).45.
Y.
Kozuka
, T.
Susaki
, and H. Y.
Hwang
, Phys. Rev. Lett.
101
, 096601
(2008
).© 2013 AIP Publishing LLC.
2013
AIP Publishing LLC
You do not currently have access to this content.
