Interfacestaatjes

Interfacestaatjes zijn elektronische toestanden die zich lokaal bevinden op de grens tussen twee verschillende materialen of fasen. Ze ontstaan doordat de translational symmetry van het kristal abrupt eindigt bij het interface, waardoor nieuwe toestanden in het energiespectrum kunnen ontstaan die nabij de grens geconcentreerd blijven. Deze toestanden kunnen zich bevinden binnen een bandkloof of optreden als resonante toestanden in de continuïteit van de banden.

Oorsprong en typen van interfacestaatjes komen voort uit verschillende mechanismen. Een belangrijke factor is bandoffset: het verschil in energieniveaus tussen de twee materialen aan de interface kan localized states mogelijk maken. Andere oorzaken zijn charge-transfer, lattice-mismatch en verstoring van de orde bij het grensvlak. In de literatuur worden ook traditionele concepten als Shockley- of Tamm-staatjes genoemd, die als historische bouwstenen dienen voor begrip van interface-localisatie.

Veelvoorkomende omgevingen waarin interfacestaatjes voorkomen zijn onder meer semiconductormaterialen met heterojuncties (bijvoorbeeld GaAs/AlGaAs), oxide-interfaces (zoals LaAlO3/SrTiO3) en metalen versus isolatoren. Ook bij topologische insulators spelen interface-states een cruciale rol: aan de grens tussen een topologisch en een triviaal geïsoleerd gebied ontstaan robuuste rand- of interfacestates die doorgaans spingepolariseerd zijn.

Eigenschappen van interfacestaatjes variëren, maar ze zijn meestal sterk lokaal aan de interface aanwezig, met beperkte onderzoekslengte in de normale richting en soms met twee-dimensionale elektronengegevens (2DEG) langs de interface. Ze kunnen gevoelig zijn voor defecten, strain en externe velden en leveren vaak belangrijke bijdrage aan transport langs de grens.

Characterisatie gebeurt onder meer met ARPES, STM/STS, transportmetingen en capacitieve spectroscopie. Interfacestaatjes spelen een centrale rol in elektronica, oxide-elektronica, spintronica en bij de studie van topologische materialen.

---