Forskere udforsker kvanteegenskaber i den todimensionelle grænse

Efterhånden som elektroniske komponenter bliver mindre, forståelse af, hvordan materialer opfører sig på nanoskala, er afgørende for udviklingen af ​​næste generations elektronik. Desværre, det er meget svært at forudsige, hvad der sker, når materialer kun er nogle få atomlag tykke. For at forbedre vores forståelse af materialers såkaldte kvanteegenskaber, forskere ved TU Delft undersøgte tynde skiver af SrIrO ₃ , et materiale, der tilhører familien af ​​komplekse oxider. Deres resultater er for nylig blevet offentliggjort Fysisk gennemgangsbreve .

Forskerne syntetiserede materialet ved hjælp af pulseret laseraflejring (PLD), en metode til afsætning af enkeltkrystalfilm med atomlagspræcision. "Vi studerede krystaller med tykkelser ned til 2 atomlag (0,8 nanometer), " sagde hovedforfatter Dirk Groenendijk, der er ph.d. kandidat ved TU Delft.

Elektroner kan normalt bevæge sig frit i materialet, og SrIrO ₃ viser metallisk adfærd. Imidlertid, forskerne fandt ud af, at i en tykkelse på 4 lag, der ser ud til at være et vendepunkt. Under denne tykkelse, elektronerne bliver lokaliseret og materialet går over i en isolerende tilstand. På samme tid, materialet ordner magnetisk og virkningerne af spin-kredsløbskobling er stærkt forstærket. Denne sidste egenskab er af interesse for udviklingen af ​​nye magnetiske hukommelsesenheder, fordi elektronens spin kan bruges til at lagre og overføre information.

Den næste generation af elektroniske enheder vil kræve yderligere miniaturisering af deres komponenter, og det varer ikke længe, ​​før chipfabrikanterne kommer under 10 nanometer. "På denne skala, du kan tælle antallet af atomer, og du træder ind i kvantemekanikkens rige, " siger Groenendijk. For fremtidige enheder, forskere leder også efter nye materialer med i øjeblikket utilgængelige funktionaliteter. I denne henseende, komplekse oxider er lovende kandidater, der viser en bred vifte af eksotiske fænomener. Groenendijks og kollegers forskning udgør et vigtigt skridt mod forståelsen af ​​deres kvanteegenskaber i den todimensionelle grænse.