Använda experimentella resurser på EMSL, forskare från Pacific Northwest National Laboratory och University College London har visat att sammanblandning sker i gränsytan mellan två perovskiter – lantanaluminat och strontiumtitanat – för en rad olika sammansättningar. Blandning är av intresse eftersom detta gränssnitt är ledande när det framställs under vissa förhållanden, och atompositioner vid gränssnittet påverkar den elektroniska strukturen.

När forskare först började mäta gränssnittskonduktivitet, de utvecklade en tvådimensionell modell som antar en elektronisk rekonstruktion vid gränssnittet som utlöses av att odla en polär perovskit på en opolär perovskit med liten eller ingen blandning som orsak till konduktiviteten. Att uppnå konduktivitet vid sådana gränssnitt kan få positiva återverkningar för utvecklingen av nästa generations elektronik.

Efter att ha studerat andra prover under lång tid, PNNL- och UCL-teamet designade och testade sina egna material. De visade systematiskt att gränssnittsblandningen sker över en rad stökiometrier i större utsträckning än man tidigare trott.

Teamet genomförde denna forskning med hjälp av pulsad laseravsättning för att skapa tunna lager av lantanaluminat och strontiumtitanat. De avsatta skikten var i storleksordningen 2 nanometer, eller 8 atomlager, tjock. Detta djup valdes eftersom det är det minsta djup som behövs för att uppnå konduktivitet. Nästa, teamet undersökte materialen de skapade med hjälp av in situ vinkelupplöst röntgenfotoelektronspektroskopi. Studien visade att ganska omfattande blandning av aluminium, lantan, strontium, och titanjoner förekommer vid gränssnittet för alla de undersökta filmerna. Dessa resultat var i strid med de enkla modellerna för kvasi-abrupt gränssnittsbildning.