The formation of a (quasi) two-dimensional electron gas between the band insulators NaTaO3 and SrTiO3 is studied by means of the full-potential linearized augmented plane-wave method of density functional theory. Optimization of the atomic positions points to only small changes in the chemical bonding at the interface. Both the p-type (NaO)/(TiO2)0 and n-type (TaO2)+/(SrO)0 interfaces are found to be metallic with high charge carrier densities. The effects of O vacancies are discussed. Spin-polarized calculations point to the formation of isolated O 2p magnetic moments, located in the metallic region of the p-type interface.

1.
J. B.
Neaton
and
K. M.
Rabe
,
Appl. Phys. Lett.
82
,
1586
(
2003
).
2.
J. L.
Maurice
,
C.
Carrétéro
,
M. J.
Casanove
,
K.
Bouzehouane
,
S.
Guyard
,
E.
Larquet
, and
J. P.
Contour
,
Phys. Status Solidi A
203
,
2209
(
2006
).
3.
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
).
4.
A.
Ohtomo
,
D. A.
Muller
,
J. L.
Grazul
, and
H. Y.
Hwang
,
Nature (London)
419
,
378
(
2002
).
5.
A.
Ohtomo
and
H. Y.
Hwang
,
Nature (London)
427
,
423
(
2004
).
6.
S.
Thiel
,
G.
Hammerl
,
A.
Schmehl
,
C. W.
Schneider
, and
J.
Mannhart
,
Science
313
,
1942
(
2006
).
7.
M.
Basletic
,
J. L.
Maurice
,
C.
Carrétéro
,
G.
Herranz
,
O.
Copie
,
M.
Bibes
,
E.
Jacquet
,
K.
Bouzehouane
,
S.
Fusil
, and
A.
Barthélémy
,
Nature Mater.
7
,
621
(
2008
).
8.
N.
Reyren
,
S.
Thiel
,
A. D.
Caviglia
,
L. F.
Kourkoutis
,
G.
Hammerl
,
C.
Richter
,
C. W.
Schneider
,
T.
Kopp
,
A.-S.
Rütschi
,
D.
Jaccard
,
M.
Gabay
,
D. A.
Muller
,
J.-M.
Triscone
, and
J.
Mannhart
,
Science
317
,
1196
(
2007
).
9.
N.
Nakagawa
,
H. Y.
Hwang
, and
D. A.
Muller
,
Nat. Mater.
5
,
204
(
2006
).
10.
M. S.
Park
,
S. H.
Rhim
, and
A. J.
Freeman
,
Phys. Rev. B
74
,
205416
(
2006
).
11.
G.
Herranz
,
M.
Basletić
,
M.
Bibes
,
C.
Carrtro
,
E.
Tafra
,
E.
Jacquet
,
K.
Bouzehouane
,
C.
Deranlot
,
A.
Hamzić
,
J.-M.
Broto
,
A.
Barthlmy
, and
A.
Fert
,
Phys. Rev. Lett.
98
,
216803
(
2007
).
12.
P.
Perna
,
D.
Maccariello
,
M.
Radovic
,
U.
Scotti di Uccio
,
I.
Pallecchi
,
M.
Codda
,
D.
Marré
,
C.
Cantoni
,
J.
Gazquez
,
M.
Varela
,
S. J.
Pennycook
, and
F. M.
Granozio
,
Appl. Phys. Lett.
97
,
152111
(
2010
).
13.
C.
Aruta
,
S.
Amoruso
,
R.
Bruzzese
,
X.
Wang
,
D.
Maccariello
,
F.
Miletto Granozio
, and
U.
Scotti di Uccio
,
Appl. Phys. Lett.
97
,
252105
(
2010
).
14.
D. F.
Li
,
Y.
Wang
, and
J. Y.
Dai
,
Appl. Phys. Lett.
98
,
122108
(
2011
).
15.
K.
Shibuya
,
T.
Ohnishi
,
M.
Lippmaa
, and
M.
Oshima
,
Appl. Phys. Lett.
91
,
232106
(
2007
).
16.
S.
Nazir
,
J. J.
Pulikkotil
,
N.
Singh
, and
U.
Schwingenschlögl
,
Appl. Phys. Lett.
98
,
133114
(
2011
).
17.
J. G.
Barriocanal
,
F. Y.
Bruno
,
A. R.
Calzada
,
Z.
Sefrioui
,
N. M.
Nemes
,
M. G.
Hernandez
,
J. R.
Zuazo
,
G. R.
Castro
,
M.
Varela
,
S. J.
Pennycook
,
C.
Leon
, and
J.
Santamaria
,
Adv. Mater.
22
,
627
(
2010
).
18.
A.
Kalabukhov
,
R.
Gunnarsson
,
T.
Claeson
, and
D.
Winkler
, e-print arXiv:0704.1050v1.
19.
S.
Nazir
,
N.
Singh
, and
U.
Schwingenschlögl
,
Phys. Rev. B
83
,
113107
(
2011
).
20.
Y. X.
Wang
,
W. L.
Zhong
,
C. L.
Wang
, and
P. L.
Zhang
,
Solid State Commun.
120
,
137
(
2001
).
21.
P.
Blaha
,
K.
Schwarz
,
G.
Madsen
,
D.
Kvasicka
, and
J.
Luitz
,
WIEN2k, An Augmented Plane Wave + Local Orbitals Program for Calculating Crystal Properties
(
Technical University of Vienna
,
Vienna
,
2001
).
22.
M.
Djermouni
,
A.
Zaoui
,
S.
Kacimi
, and
B.
Bouhafs
,
Comput. Mater. Sci.
25
,
478
(
2002
).
23.
B. J.
Kennedy
,
A. K.
Prodjosantoso
, and
C. J.
Howard
,
J. Phys.: Condens. Matter.
11
,
6319
(
1999
).
24.
K.
van Benthem
,
C.
Elsässer
, and
R. H.
French
,
J. Appl. Phys.
90
,
6156
(
2001
).
25.
Z. H.
Li
,
G.
Chen
, and
J. W.
Liu
,
Solid State Commun.
143
,
295
(
2007
).
26.
U.
Schwingenschlögl
and
C.
Schuster
,
EPL
86
,
27005
(
2009
)
U.
Schwingenschlögl
and
C.
Schuster
,
Chem. Phys. Lett.
467
,
354
(
2009
)
U.
Schwingenschlögl
and
C.
Schuster
,
EPL
81
,
17007
(
2008
).
You do not currently have access to this content.