Низькотемпературні структурні перетворення наповерхні (001) монокристалів SrTiO3

Анотація

Гладкі поверхні (001) монокристалів SrTiO₃(STO) досліджено методом дифракції на відбиття високоенергетичних електронів в інтервалі температур від 5,5 до 300 К. Раманівське розсіювання підтвердило високу якість зразків монокристалів STO. Було виявлено п'ять структурних аномалій залежно від температури. Антиферодисторсійний фазовий перехід від кубічної структури до тетрагональної, який спостерігається в об’ємі STO при 105 К, на поверхні поширюється на інтервал температур від 70 до 120 К. Аномалії нижче температури 7 K та близько35 K є схожими на ті, які в об’ємі розглядаються як кросовер між зростанням фероелектричних атомних зміщень зі зниженням температури та квантово-механічною стабілізацією цього зростання за рахунок нульових коливань атомів. Дві інші аномалії пов'язані лише з поверхнею. Диференціація параметрів решітки залежно від глибини від поверхні виявила немонотонні їх зміни, які можуть бути використані для знаходження структурних перетворень. Всебічне розуміння структурних властивостей поверхонь перовскитів ABO₃ є важливим для з'ясування природи ефектів граничного феромагнетизму у подібних матеріалах.