(PhysOrg.com) -- I kallt väder, många barn kan inte motstå att andas in i ett fönster och skriva i kondensen. Föreställ dig nu fönstret som en elektronisk enhetsplattform, kondensationen som en speciell ledande gas, och bokstäverna som rader av nanotrådar.

Ett team ledd av University of Wisconsin-Madison Materials Science and Engineering Professor Chang-Beom Eom har demonstrerat metoder för att i huvudsak utnyttja detta koncept för breda tillämpningar i nanoelektroniska enheter, som nästa generations minne eller små transistorer. Upptäckten publicerades 19 oktober av tidskriften Naturkommunikation.

Eoms team har utvecklat tekniker för att producera strukturer baserade på elektroniska oxider som kan integreras på ett kiselsubstrat – den vanligaste plattformen för elektroniska enheter.

"De strukturer vi har utvecklat, såväl som andra oxidbaserade elektroniska enheter, kommer sannolikt att vara mycket viktiga i nanoelektroniska tillämpningar, när den integreras med kisel, " säger Eom.

Termen "oxid" avser en förening med syre som ett grundläggande element. Oxider inkluderar miljontals föreningar, var och en med unika egenskaper som kan vara värdefulla inom elektronik och nanoelektronik.

Vanligtvis, oxidmaterial kan inte odlas på kisel eftersom oxider och kisel har olika, inkompatibla kristallstrukturer. Eoms teknik kombinerar enkristallexitaxi, efterglödgning och etsning för att skapa en process som tillåter oxidstrukturen att ligga på kisel - en betydande prestation som löser en mycket komplex utmaning.

Den nya processen gör att teamet kan bilda en struktur som sätter tre atomtjocka lager av lantan-aluminiumoxid i kontakt med strontium-titanoxid och sedan lägger hela strukturen ovanpå ett kiselsubstrat.

Dessa två oxider är viktiga eftersom en "elektrongas" bildas vid gränsytan mellan deras lager, och ett avsökningssondmikroskop kan göra detta gasskikt ledande. Mikroskopets spets dras längs ytan med noggrannhet i nanometerskala, lämnar efter sig ett mönster av elektroner som gör det en nanometer tjocka gasskiktet. Med hjälp av spetsen, Eoms team kan "rita" linjer av dessa elektroner och bilda ledande nanotrådar. Forskarna kan också "radera" dessa linjer för att ta bort konduktiviteten i ett område av gasen.

För att integrera oxiderna på kisel, kristallerna måste ha en låg nivå av defekter, och forskare måste ha atomär kontroll över gränssnittet. Mer specifikt, det översta lagret av strontium-titanoxid måste vara helt rent och matcha med ett helt rent lager av lantanoxid i botten av lantan-aluminiumoxiden; annat, gasskiktet bildas inte mellan oxidskikten. Till sist, hela strukturen har ställts in för att vara kompatibel med det underliggande kislet.