Onderzoekers van de TU Delft, Cornell University en de University of Cagliari rapporteren een interessante methode om een ​​sterk isolerend materiaal om te zetten in een sterk geleidend systeem. Het proces omvat het combineren van drie verschillende metaaloxiden in een scherp grensvlak. Ze hebben onlangs hun bevindingen gepubliceerd in ACS toegepaste materialen en interfaces .

Hoofdauteur Giordano Mattoni, PhD-student aan de TU Delft, zegt, "Onze bevindingen zijn een sterk bewijs van het toenemende belang van complexe oxiden, die in de elektronica van de toekomst kunnen worden gebruikt. In 2004 werd een fundamentele mijlpaal bereikt in het gebruik van deze materialen in de elektronica, toen de vorming van een tweedimensionaal elektronensysteem (2DES) werd ontdekt op het grensvlak tussen de isolatoren LaAlO3 (LAO) en SrTiO3 (STO)."

Complexe oxidematerialen bieden veel eigenschappen die niet kunnen worden bereikt met de huidige elektronica op basis van silicium. supergeleiding, ferro-elektriciteit en magnetisme zijn slechts enkele van de vele interessante verschijnselen die worden waargenomen in complexe oxiden. Hoewel de weg naar industrieel gebruik van dit materiaal nog lang is, het werk van de onderzoekers van de TU Delft is een belangrijk bewijs van het potentieel van oxide-interfaces.

Interfaces tussen complexe oxiden vormen een unieke speeltuin voor tweedimensionale elektronensystemen (2DES), waar supergeleiding en magnetisme kunnen ontstaan ​​door combinaties van isolatoren. De vorming van een tweedimensionaal elektronensysteem op het grensvlak tussen de isolatoren STO en LAO is een van de meest intrigerende effecten in oxide-elektronica. De geleidende laag die zich vormt heeft een sterk tweedimensionaal karakter (het is een vlak van elektronen, ongeveer 10 nanometer dik), en vertoont een zeer hoge elektronenmobiliteit en een sterke magnetoweerstand.

De oorsprong van deze 2DES is een al lang bestaande vraag, en recente resultaten geven aan dat de beheersing van de vorming van puntdefecten cruciaal is voor de realisatie van hoogwaardige elektronensystemen. "Een veelbelovend materiaal om de eigenschappen van het elektronensysteem op LAO/STO-interfaces te verbeteren, is het metaaloxide WO3, ", zegt Mattoni. "Dit materiaal kan vacatures en interstitiële atomen bevatten, daarom wordt het vaak gebruikt in elektrochemische toepassingen en elektrochrome apparaten. In dit werk hebben we aangetoond, Voor de eerste keer, hoe WO3overlayers het profiel van defecten effectief kunnen controleren, het induceren van een hoge mobiliteit 2DES bij WO3 / LAO / STO heterostructuren."

De experimentele bevindingen onderstreepten WO3 als een zeer efficiënte doteringsstof voor oxide-interfaces. Uitgaande van de resultaten beschreven in hun paper, de onderzoekers zijn van mening dat WO3-overlagen zullen worden gebruikt om nieuwe geleidende elektronensystemen in andere oxidematerialen te ontwikkelen. Het werk is dus een belangrijke stap voorwaarts in de richting van de opkomst van toekomstige complexe oxide-elektronica.