Forskare från TU Delft, Cornell University och University of Cagliari rapporterar en intressant metod för att förvandla ett mycket isolerande material till ett mycket ledande system. Processen innebär att man kombinerar tre olika metalloxider i ett skarpt gränssnitt. De har nyligen publicerat sina resultat i ACS -tillämpade material och gränssnitt .

Huvudförfattare Giordano Mattoni, Doktorand vid TU Delft, säger, "Våra resultat är ett starkt bevis på den ökande betydelsen av komplexa oxider, som skulle kunna användas i framtidens elektronik. En grundläggande milstolpe i användningen av dessa material inom elektronik nåddes 2004, när bildandet av ett tvådimensionellt elektronsystem (2DES) upptäcktes vid gränssnittet mellan isolatorerna LaAlO3 (LAO) och SrTiO3 (STO). "

Komplexa oxidmaterial erbjuder många egenskaper som inte kan uppnås med nuvarande elektronik baserad på kisel. Superledning, ferroelektricitet och magnetism är bara några av de många intressanta fenomen som observeras i komplexa oxider. Även om vägen mot industriell användning av detta material fortfarande är lång, TU Delft -forskarnas arbete är ett betydande bevis på potentialen av oxidgränssnitt.

Gränssnitt mellan komplexa oxider utgör en unik lekplats för tvådimensionella elektronsystem (2DES), där supraledning och magnetism kan uppstå från kombinationer av isolatorer. Bildandet av ett tvådimensionellt elektronsystem vid gränssnittet mellan isolatorerna STO och LAO är bland de mest spännande effekterna inom oxidelektronik. Det ledande lagret som bildas har en starkt tvådimensionell karaktär (det är ett elektronplan, cirka 10 nanometer i tjocklek), och presenterar en mycket hög elektronmobilitet och en stark magnetoresistans.

Ursprunget till denna 2DES är en långvarig fråga, och färska resultat indikerar att kontrollen av bildning av punktdefekter är avgörande för förverkligandet av högkvalitativa elektronsystem. "Ett lovande material för att förbättra egenskaperna hos elektronsystemet vid LAO/STO -gränssnitt, är metalloxiden WO3, "säger Mattoni." Detta material kan vara värd för lediga platser och interstitiella atomer, varför den ofta används i elektrokemiska applikationer och elektrokromiska anordningar. I detta arbete visade vi, för första gången, hur WO3overlayers effektivt kan styra profilen för defekter, inducera en hög rörlighet 2DES vid WO3/LAO/STO heterostrukturer. "

De experimentella fynden betonade WO3 som ett mycket effektivt dopmedel för oxidgränssnitt. Utifrån resultaten som beskrivs i deras artikel, forskarna tror att WO3 -överlägg kommer att användas för att konstruera nya ledande elektronsystem i andra oxidmaterial. Arbetet är således ett viktigt steg framåt mot framväxten av framtida komplexoxidelektronik.