Spin-orbit protected transport at the 2D

M. Gabay Impact 2012, 9/10-9/14/2012

Orbital reconstruction in perovskite oxide 2DEGs

Jean-Marc Triscone Andrea Caviglia Stefano Gariglio Nicolas Reyren

A. Fête

M. Rozenberg

A. Barthélémy, M. Bibes,

A. Santander-Syro

2DEGS in perovskite oxides Interface polar-non polar compounds Surface non polar material

or Cleaved surface in high vacuum

(Electric field?) confinement on STO side (mind the dielectric constant)

Band inversion (t2g orbitals dxy� dxz, dyz)

STO LAO

z

A. Caviglia et al PRL 104, 126803 (2010)

A.F. Santander Syro et al. Nature 469, 189 (2011)

n2D~0.25 e/u.c

This mechanism also works for other transition-metal oxides!

• KTO is polar • Ta is a 5d transition metal element • Large direct band gap (~4.2 eV) • Large bulk spin-orbit � so~0.47 eV • � so is comparable to EF of the 2DEG and larger than the energy level spacing

d=3.98Å

n2D~0.2 e/u.c (comparable to STO)

LDA No SOC

X M

dyz

dxy dyz

dxy , dxz

dxz

��

is fit to the experimental data close to the � point; if we set

we find

vacancy

Diapositive numéro 1Diapositive numéro 2Diapositive numéro 3Diapositive numéro 4Diapositive numéro 6Diapositive numéro 7Diapositive numéro 8Diapositive numéro 9Diapositive numéro 11Diapositive numéro 12Diapositive numéro 14Diapositive numéro 15Diapositive numéro 17Diapositive numéro 21Diapositive numéro 24Diapositive numéro 25Diapositive numéro 26Diapositive numéro 27