Nyt skridt mod fremtidig kompleks oxidelektronik

Forskere fra TU Delft, Cornell University og University of Cagliari rapporterer om en interessant metode til at omdanne et stærkt isolerende materiale til et stærkt ledende system. Processen involverer at kombinere tre forskellige metaloxider i en skarp grænseflade. De har for nylig offentliggjort deres resultater i ACS -anvendte materialer og grænseflader .

Hovedforfatter Giordano Mattoni, Ph.d.-studerende ved TU Delft, siger, "Vores fund er et stærkt bevis på den stigende betydning af komplekse oxider, som kunne bruges i fremtidens elektronik. En grundlæggende milepæl i brugen af ​​disse materialer inden for elektronik blev nået i 2004, da dannelsen af ​​et todimensionalt elektron system (2DES) blev opdaget ved grænsefladen mellem isolatorerne LaAlO3 (LAO) og SrTiO3 (STO). "

Komplekse oxidmaterialer tilbyder mange egenskaber, der ikke kan opnås med nuværende elektronik baseret på silicium. Superledning, ferroelektricitet og magnetisme er blot nogle få af de mange interessante fænomener, der observeres i komplekse oxider. Mens vejen mod industriel brug af disse materialer stadig er lang, TU Delft -forskernes arbejde er et væsentligt bevis på potentialet for oxidgrænseflader.

Grænseflader mellem komplekse oxider udgør en unik legeplads for todimensionelle elektronsystemer (2DES), hvor superledning og magnetisme kan opstå fra kombinationer af isolatorer. Dannelsen af ​​et todimensionalt elektronsystem ved grænsefladen mellem isolatorerne STO og LAO er blandt de mest spændende effekter inden for oxidelektronik. Det ledende lag, der dannes, har en stærkt todimensionel karakter (det er et elektronplan, ca. 10 nanometer i tykkelse), og præsenterer en meget høj elektronmobilitet og en stærk magnetoresistens.

Oprindelsen af ​​denne 2DES er et mangeårigt spørgsmål, og nyere resultater indikerer, at kontrollen af ​​punktdefektdannelse er afgørende for realiseringen af ​​højkvalitets elektronsystemer. "Et lovende materiale til at forbedre egenskaberne af elektronsystemet ved LAO/STO -grænseflader, er metaloxidet WO3, "siger Mattoni." Dette materiale kan være vært for ledige stillinger og interstitielle atomer, derfor bruges den ofte i elektrokemiske applikationer og elektrokromiske apparater. I dette arbejde demonstrerede vi, for første gang, hvordan WO3-overlag effektivt kan kontrollere profilen af ​​defekter, inducerer en høj mobilitet 2DES ved WO3/LAO/STO heterostrukturer. "

De eksperimentelle fund understregede WO3 som et meget effektivt dopemiddel til oxidgrænseflader. Ud fra de resultater, der er beskrevet i deres papir, forskerne mener, at WO3 -overlejringer vil blive brugt til at konstruere nye ledende elektronsystemer i andre oxidmaterialer. Arbejdet er således et vigtigt skridt fremad mod fremkomsten af ​​fremtidig kompleks oxidelektronik.