Figur 3 från pressmeddelandematerialet. (Vänster) Skanningstunnelmikroskopibild av 0,3 enhetscells (UC) SrTiO3 tunn film (15 nm × 15 nm). Atomarrangemang observeras tydligt vara identiskt mellan SrTiO 3 tunn film (lila) och SrTiO 3 underlag (blå). (Till höger) En tillväxtmodell som illustrerar bildandet av SrTiO 3 tunn film. TiO2 -skiktet som finns på ytan av SrTiO 2 substrat överförs till ytan av den tunna filmen.
Forskargruppen inklusive AIMR och NIMS utvecklade ett nytt avancerat system, kombinerar ett superupplöst mikroskop och en deponeringskammare för odling av tunna oxidfilmer. Med detta system, de observerade framgångsrikt för första gången de växande metalloxid tunna filmerna på atomnivå på ytan av enkristalligt strontiumtitanat (SrTiO 3 ). Baserat på dessa observationer, de identifierade mekanismen som är involverad i tillväxten av de tunna filmerna där titanatomer stiger upp till filmens yta.
Forskargruppen som leds av assisterande professor Takeo Ohsawa (för närvarande huvudutredare vid National Institute for Materials Science [NIMS]) och docent Taro Hitosugi vid Advanced Institute for Materials Research (AIMR) vid Tohoku University utvecklade ett nytt avancerat system, kombinerar ett superupplöst mikroskop och en deponeringskammare för odling av tunna oxidfilmer. Med detta system, de observerade framgångsrikt för första gången de växande metalloxid tunna filmerna på atomnivå på ytan av enkristalligt strontiumtitanat (SrTiO 3 ). Baserat på dessa observationer, de identifierade mekanismen som är involverad i tillväxten av de tunna filmerna där titanatomer steg till filmens yta.
Metalloxider, inklusive oxider av perovskit-typ såsom SrTiO 3 , är material som vanligtvis används på grund av deras olika egenskaper, som supraledning, ferromagnetism, ferroelektricitet, och katalytisk effekt. Under de senaste åren har nya egenskaper som genereras vid gränssnittet mellan två olika oxider har undersökts kraftigt. Dock, lite har varit känt om mekanismen involverad i bildandet av ett sådant gränssnitt. Förståelsen av mekanismen är nyckeln till ytterligare förbättring av forskning inom detta område.
Forskargruppen utvecklade ett innovativt system som kombinerar ett scanningstunnelmikroskop som kan identifiera enskilda atomer och en pulserad laseravsättningsmetod som möjliggör tillväxt av tunna filmer av hög kvalitet. Dessutom, de etablerade också en metod för att förbereda en enkristall SrTiO 3 substrat på vilket atomer är arrangerade i ett periodiskt mönster. Epitaxiala tunna filmer odlades på ytan av substraten och tillväxten observerades med rumslig upplösning i atomskala. I dessa observationer, de fann att det var stor skillnad i tillväxtprocessen när SrTiO 3 och SrOx tunna filmer avsattes på ytan av substraten. Vidare, vi identifierade ett fenomen där överskott av titanatomer finns på ytan av SrTiO 3 substrat steg till ytan av den tunna filmen. Dessa observationer underlättade den tydliga förståelsen av tillväxtprocessen i atomskala när det gäller hur oxid tunna filmer bildas. Dessa resultat kan inte bara bidra till förståelsen av ursprunget för gränssnittsegenskaper utan också leda till skapandet av nya elektroniska enheter genom utveckling av nya funktionella material.
Denna forskning utfördes som en del av Japan Science and Technology Agency:s strategiska grundforskningsprogram och den ska publiceras officiellt i en vetenskaplig tidskrift, ACS Nano , Inom en snar framtid.
