(PhysOrg.com) -- Bij koud weer, veel kinderen kunnen het niet laten om op een raam te ademen en in de condens te schrijven. Stel je het raam nu voor als een platform voor elektronische apparaten, de condensatie als een speciaal geleidend gas, en de letters als lijnen van nanodraden.

Een team onder leiding van Chang-Beom Eom, professor materiaalwetenschappen en engineering van de Universiteit van Wisconsin-Madison, heeft methoden gedemonstreerd om dit concept in wezen te gebruiken voor brede toepassingen in nano-elektronische apparaten, zoals geheugen van de volgende generatie of kleine transistors. De ontdekkingen werden op 19 oktober gepubliceerd door het tijdschrift Natuur Communicatie.

Het team van Eom heeft technieken ontwikkeld om structuren te produceren op basis van elektronische oxiden die kunnen worden geïntegreerd op een siliciumsubstraat - het meest voorkomende platform voor elektronische apparaten.

"De structuren die we hebben ontwikkeld, evenals andere op oxide gebaseerde elektronische apparaten, zijn waarschijnlijk zeer belangrijk in nano-elektronische toepassingen, wanneer geïntegreerd met silicium, ' Zegt Eom.

De term "oxide" verwijst naar een verbinding met zuurstof als fundamenteel element. Oxiden bevatten miljoenen verbindingen, elk met unieke eigenschappen die waardevol kunnen zijn in elektronica en nano-elektronica.

Gebruikelijk, oxidematerialen kunnen niet op silicium worden gekweekt omdat oxiden en silicium verschillende, onverenigbare kristalstructuren. Eom's techniek combineert eenkristalexpitaxy, nagloeien en etsen om een ​​proces te creëren waardoor de oxidestructuur op silicium blijft zitten - een belangrijke prestatie die een zeer complexe uitdaging oplost.

Het nieuwe proces stelt het team in staat een structuur te vormen die drie atoomdikke lagen lanthaan-aluminiumoxide in contact brengt met strontium-titanium-oxide en vervolgens de hele structuur op een siliciumsubstraat plaatst.

Deze twee oxiden zijn belangrijk omdat zich een "elektrongas" vormt op het grensvlak van hun lagen, en een scanning probe microscoop kan deze gaslaag geleidend maken. De punt van de microscoop wordt met een nauwkeurigheid op nanometerschaal over het oppervlak gesleept, een patroon van elektronen achterlatend dat de één nanometer dikke gaslaag vormt. Met behulp van de tip, Het team van Eom kan lijnen van deze elektronen "tekenen" en geleidende nanodraden vormen. De onderzoekers kunnen die lijnen ook "wissen" om de geleidbaarheid in een deel van het gas weg te nemen.

Om de oxiden op silicium te integreren, de kristallen moeten een laag niveau van defecten hebben, en onderzoekers moeten atomaire controle hebben over de interface. Specifieker, de bovenste laag strontium-titanium-oxide moet volledig zuiver zijn en overeenkomen met een volledig zuivere laag lanthaan-oxide aan de onderkant van het lanthaan-aluminium-oxide; anders, de gaslaag zal zich niet vormen tussen de oxidelagen. Eindelijk, de hele structuur is afgestemd om compatibel te zijn met het onderliggende silicium.