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【2h】

Two-dimensional limit of crystalline order in perovskite membrane films

机译：钙钛矿膜薄膜的二维晶界极限

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摘要

Long-range order and phase transitions in two-dimensional (2D) systems—such as magnetism, superconductivity, and crystallinity—have been important research topics for decades. The issue of 2D crystalline order has reemerged recently, with the development of exfoliated atomic crystals. Understanding the dimensional limit of crystalline phases, with different types of bonding and synthetic techniques, is at the foundation of low-dimensional materials design. We study ultrathin membranes of SrTiO3, an archetypal perovskite oxide with isotropic (3D) bonding. Atomically controlled membranes are released after synthesis by dissolving an underlying epitaxial layer. Although all unreleased films are initially single-crystalline, the SrTiO3 membrane lattice collapses below a critical thickness (5 unit cells). This crossover from algebraic to exponential decay of the crystalline coherence length is analogous to the 2D topological Berezinskii-Kosterlitz-Thouless (BKT) transition. The transition is likely driven by chemical bond breaking at the 2D layer-3D bulk interface, defining an effective dimensional phase boundary for coherent crystalline lattices.
机译：二维（2D）系统中的长程有序和相变（例如磁性，超导性和结晶度）几十年来一直是重要的研究主题。随着剥落的原子晶体的发展，二维晶体秩序的问题最近再次出现。通过不同类型的键合和合成技术来了解结晶相的尺寸极限，是低尺寸材料设计的基础。我们研究具有各向同性（3D）键合的原型钙钛矿氧化物SrTiO3的超薄膜。合成后，通过溶解下面的外延层释放原子控制的膜。尽管所有未释放的薄膜最初都是单晶的，但SrTiO3膜的晶格在临界厚度（5个晶胞）以下崩溃。晶体相干长度从代数衰减到指数衰减的过渡类似于2D拓扑Berezinskii-Kosterlitz-Thouless（BKT）跃迁。过渡可能是由2D层-3D体界面处的化学键断裂驱动的，从而定义了相干晶格的有效尺寸相边界。

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