We investigated the electronic structures of strongly correlated metallic LaNiO3 (LNO) and semiconducting Nb-doped SrTiO3 (Nb:STO) heterostructures by varying the LNO film thickness using in situ photoemission spectroscopy. We found that, contrary to other interfaces with SrTiO3 and LaAlO3, insulating LNO layers are formed between metallic LNO layers and Nb:STO. Such behavior seems to be related with an electron transfer from Nb:STO to LNO due to Schottky-barrier formation at the interface.
References
1.
H.
Morkoç
, S.
Strite
, G. B.
Gao
, M. E.
Lin
, B.
Sverdlov
, and M.
Burns
, J. Appl. Phys.
76
, 1363
(1994
).2.
H. C.
Card
and E. H.
Rhoderick
, J. Phys. D: Appl. Phys.
4
, 1589
(1971
).3.
R. K.
Cavin
, P.
Lugli
, and V. V.
Zhirnov
, Proc. IEEE
100
, 1720
(2012
).4.
H. Y.
Hwang
, Y.
Iwasa
, M.
Kawasaki
, B.
Keimer
, N.
Nagaosa
, and Y.
Tokura
, Nat. Mater.
11
, 103
(2012
).5.
J. H.
Ngai
, F. J.
Walker
, and C. H.
Ahn
, Annu. Rev. Mater. Res.
44
, 1
(2014
).6.
M.-J.
Lee
, C. B.
Lee
, D.
Lee
, S. R.
Lee
, M.
Chang
, J. H.
Hur
, Y.-B.
Kim
, C.-J.
Kim
, D. H.
Seo
, S.
Seo
, U.-I.
Chung
, I.-K.
Yoo
, and K.
Kim
, Nat. Mater.
10
, 625
(2011
).7.
S.
Fusil
, V.
Garcia
, A.
Barthélémy
, and M.
Bibes
, Annu. Rev. Mater. Res.
44
, 91
(2014
).8.
K.
van Benthem
, C.
Elsässer
, and R. H.
French
, J. Appl. Phys.
90
, 6156
(2001
).9.
K.
Szot
, W.
Speier
, G.
Bihlmayer
, and R.
Waser
, Nat. Mater.
5
, 312
(2006
).10.
A.
Ohtomo
and H. Y.
Hwang
, Nature
427
, 423
(2004
).11.
J.
Garcia-Barriocanal
, J. C.
Cezar
, F. Y.
Bruno
, P.
Thakur
, N. B.
Brookes
, C.
Utfeld
, A.
Rivera-Calzada
, S. R.
Giblin
, J. W.
Taylor
, J. A.
Duffy
, S. B.
Dugdale
, T.
Nakamura
, K.
Kodama
, C.
Leon
, S.
Okamoto
, and J.
Santamaria
, Nat. Commun.
82
, 1
(2010
).12.
Y.
Kozuka
, M.
Kim
, C.
Bell
, B. G.
Kim
, Y.
Hikita
, and H. Y.
Hwang
, Nature
462
, 487
(2009
).13.
J. B.
Torrance
, P.
Lacorre
, A. I.
Nazzal
, E. J.
Ansaldo
, and Ch.
Niedermayer
, Phys. Rev. B
45
, 8209
(1992
).14.
A. V.
Boris
, Y.
Matiks
, E.
Benckiser
, A.
Frano
, P.
Popovich
, V.
Hinkov
, P.
Wochner
, M.
Castro-Colin
, E.
Detemple
, V. K.
Malik
, C.
Bernhard
, T.
Prokscha
, A.
Suter
, Z.
Salman
, E.
Morenzoni
, G.
Cristiani
, H.-U.
Habermeier
, and B.
Keimer
, Science
332
, 937
(2011
).15.
J.
Liu
, S.
Okamoto
, M.
van Veenendaal
, M.
Kareev
, B.
Gray
, P.
Ryan
, J. W.
Freeland
, and J.
Chakhalian
, Phys. Rev. B
83
, 161102
(2011
).16.
M.
Gibert
, P.
Zubko
, R.
Scherwitzl
, J.
Íñiguez
, and J.-M.
Triscone
, Nat. Mater.
11
, 195
(2012
).17.
J.
Chaloupka
and G.
Khaliullin
, Phys. Rev. Lett.
100
, 016404
(2008
).18.
P.
Hansmann
, X.
Yang
, A.
Toschi
, G.
Khaliullin
, O. K.
Andersen
, and K.
Held
, Phys. Rev. Lett.
103
, 016401
(2009
).19.
Y. J.
Chang
, L.
Moreschini
, A.
Bostwick
, G. A.
Gaines
, Y. S.
Kim
, A. L.
Walter
, B.
Freelon
, A.
Tebano
, K.
Horn
, and E.
Rotenberg
, Phys. Rev. Lett.
111
, 126401
(2013
).20.
K.
Horiba
, R.
Eguchi
, M.
Taguchi
, A.
Chainani
, A.
Kikkawa
, Y.
Senba
, H.
Ohashi
, and S.
Shin
, Phys. Rev. B
76
, 155104
(2007
).21.
H. K.
Yoo
, S. I.
Hyun
, L.
Moreschini
, H.-D.
Kim
, Y. J.
Chang
, C. H.
Sohn
, D. W.
Jeong
, S.
Sinn
, Y. S.
Kim
, A.
Bostwick
, E.
Rotenberg
, J. H.
Shim
, and T. W.
Noh
, Sci. Rep.
5
, 8746
(2015
).22.
H. K.
Yoo
, S. I.
Hyun
, Y. J.
Chang
, L.
Moreschini
, C. H.
Sohn
, H.-D.
Kim
, A.
Bostwick
, E.
Rotenberg
, J. H.
Shim
, and T. W.
Noh
, “Emergence of One Dimensionality by Thickness Control of Ultrath in LaNiO3 Films under Tensile Strain,” Phys. Rev. X
(submitted).23.
V.
Scagnoli
, U.
Staub
, M.
Janousch
, A. M.
Mulders
, M.
Shi
, G. I.
Meijer
, S.
Rosenkranz
, S. B.
Wilkins
, L.
Paolasini
, J.
Karpinski
, S. M.
Kazakov
, and S. W.
Lovesey
, Phys. Rev. B
72
, 155111
(2005
).24.
E.
Detemple
, Q. M.
Ramasse
, W.
Sigle
, G.
Cristiani
, H.-U.
Habermeier
, E.
Benckiser
, A. V.
Boris
, A.
Frano
, P.
Wochner
, M.
Wu
, B.
Keimer
, and P. A.
van Aken
, Appl. Phys. Lett.
99
, 211903
(2011
).25.
T.-H.
Yang
, Y.-W.
Harn
, K.-C.
Chiu
, C.-L.
Fan
, and J.-M.
Wu
, J. Mater. Chem.
22
, 17071
(2012
).26.
Y.
Hikita
, Y.
Kozuka
, T.
Susaki
, H.
Takagi
, and H. Y.
Hwang
, Appl. Phys. Lett.
90
, 143507
(2007
).27.
M.
Minohara
, R.
Yasuhara
, H.
Kumigashira
, and M.
Oshima
, Phys. Rev. B
81
, 235322
(2010
).28.
C. H.
Ahn
, J.-M.
Triscone
, and J.
Mannhart
, Nature
424
, 1015
(2003
).29.
C. H.
Ahn
, A.
Bhattacharya
, M. D.
Ventra
, J. N.
Eckstein
, C. D.
Frisbie
, M. E.
Gershenson
, A. M.
Goldman
, I. H.
Inoue
, J.
Mannhart
, A. J.
Millis
, A. F.
Morpurgo
, D.
Natelson
, and J.-M.
Triscone
, Rev. Mod. Phys.
78
, 1185
(2006
).30.
J.
Son
, B.
Jalan
, A. P.
Kajdos
, L.
Balents
, S.
James Allen
, and S.
Stemmer
, Appl. Phys. Lett.
99
, 192107
(2011
).31.
S. R.
Barman
, A.
Chainani
, and D. D.
Sarma
, Phys. Rev. B
49
, 8475
(1994
).32.
M.
Imada
, A.
Fujimori
, and Y.
Tokura
, Rev. Mod. Phys.
70
, 1039
(1998
).33.
L.
Qiao
and X.
Bi
, EPL
93
, 57002
(2011
).34.
Y. J.
Xie
, M. D.
Scafetta
, E. J.
Moon
, A. L.
Krick
, R. J.
Sichel-Tissot
, and S. J.
May
, Appl. Phys. Lett.
105
, 062110
(2014
).35.
I. H.
Inoue
and M. J.
Rozenberg
, Adv. Funct. Mater.
18
, 2289
(2008
).© 2015 AIP Publishing LLC.
2015
AIP Publishing LLC
You do not currently have access to this content.
