今日Science：钙钛矿表面KTaO3（001）的极性补偿机制

【引言】

所有离子晶体都可以被认为是沿某些结晶学方向交替带电的晶格平面叠层。当晶体终止于垂直这样的“极性”方向时，静电能量发散。由此产生的不稳定性可以通过各种方式进行补偿，例如电荷转移，结构重构，表面形态变化或化学掺杂。这些补偿机制通常会产生不寻常的物理和化学特性。研究发现离子晶体中的交替带电平面的叠加产生了发散的静电能量，其必须在表面上进行补偿。

【成果简介】

北京时间，2018年2月2日Science在线发表了维也纳工业大学Martin Setvin（通讯作者）团队题为“These ranged from surface distortions to the formation of oxygen vacancies to the development of KO and TaO₂stripes”的新发现，团队利用扫描探针显微镜和密度泛函理论研究了钙钛矿钽酸钾（KTaO₃）（001）表面随着自由度增加的补偿机制。在真空中被切割的表面被固定在适当的位置，但是其能立即响应绝缘体到金属的转变以及可能的铁电晶格失真。在真空中退火形成分离的氧空位，随后将顶层完全重排成有序的KO和TaO₂条纹图案。最终通过形成具有理想几何形状和电荷的羟基化覆盖层继而置于水蒸气后发现最佳解决方案。

【图文导读】

图1 切割的KTaO₃（001）

图2 随着退火温度的升高表面结构进一步优化

图3 水诱导的羟基化（2×1）表面层

文献链接：Polarity compensation mechanisms on the perovskite surface KTaO₃(001)（Science,2018,DOI:10.1126/science.aar2287）

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