基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究了(LaMnO3)n/(SrTiO3)m(LMO/STO)异质界面的离子弛豫、电子结构和磁性质。研究表明,不同组分厚度比及界面类型时,离子弛豫程度各不相同,并且界面处的电子性质受此影响较大。对于n型界面,当LMO的厚度达到6个单胞层后,电子会从LMO转移到STO,转移的电子占据界面层Ti原子的3d电子轨道,界面处出现二维电子气。对于n型界面(LMO)n/(STO)2,随着LMO厚度数n的增加,由离子弛豫造成的结构畸变减小,而界面处Ti原子周围电子的态密度和自旋极化却增大,表明高厚度比的n型界面有利于产生高迁移率的二维电子气和自旋极化。而对于p型(LMO)2/(STO)8界面,在STO一侧基本没有结构畸变,界面处无电子转移和自旋极化现象。通过计算平均静电势发现n型和p型界面处的势差大小相差2 eV,解释了p型界面不容易发生电荷转移的原因。
LaMnO3/SrTiO3 电子结构 异质界面 第一性原理