De onderzoeksgroep met AIMR en NIMS ontwikkelde een nieuw geavanceerd systeem, het combineren van een superresolutiemicroscoop en een depositiekamer voor het kweken van dunne oxidefilms. Met dit systeem, ze hebben met succes voor het eerst de groeiende dunne metaaloxidefilms op atomair niveau waargenomen op het oppervlak van monokristallijn strontiumtitanaat (SrTiO ₃ ). Op basis van deze observaties, ze identificeerden het mechanisme dat betrokken is bij de groei van de dunne films waarin titaniumatomen naar het oppervlak van de film stijgen.

De onderzoeksgroep onder leiding van assistent-professor Takeo Ohsawa (momenteel hoofdonderzoeker van het National Institute for Materials Science [NIMS]) en universitair hoofddocent Taro Hitosugi van het Advanced Institute for Materials Research (AIMR) van Tohoku University ontwikkelde een nieuw geavanceerd systeem, het combineren van een superresolutiemicroscoop en een depositiekamer voor het kweken van dunne oxidefilms. Met dit systeem, ze hebben met succes voor het eerst de groeiende dunne metaaloxidefilms op atomair niveau waargenomen op het oppervlak van monokristallijn strontiumtitanaat (SrTiO ₃ ). Op basis van deze observaties, ze identificeerden het mechanisme dat betrokken is bij de groei van de dunne films waarin titaniumatomen naar het oppervlak van de film stegen.

Metaaloxiden, inclusief perovskiet-type oxiden zoals SrTiO ₃ , zijn materialen die vaak worden gebruikt vanwege hun uiteenlopende eigenschappen, zoals supergeleiding, ferromagnetisme, ferro-elektriciteit, en katalytische werking. In recente jaren, nieuwe eigenschappen gegenereerd op het grensvlak tussen twee ongelijke oxiden zijn krachtig onderzocht. Echter, er is weinig bekend over het mechanisme dat betrokken is bij de vorming van een dergelijke interface. Het begrijpen van het mechanisme is de sleutel tot verdere verbetering van het onderzoek op dit gebied.

De onderzoeksgroep ontwikkelde een innovatief systeem dat een scanning tunneling microscoop combineert die individuele atomen kan identificeren en een gepulseerde laserdepositiemethode die de groei van hoogwaardige dunne films mogelijk maakt. In aanvulling, ze hebben ook een methode ontwikkeld om een ​​eenkristal SrTiO . te bereiden ₃ substraat waarop atomen in een periodiek patroon zijn gerangschikt. Epitaxiale dunne films werden op het oppervlak van de substraten gekweekt en de groei werd waargenomen met ruimtelijke resolutie op atomaire schaal. Bij deze observaties ze ontdekten dat er een groot verschil was in het groeiproces wanneer SrTiO ₃ en SrOx dunne films werden afgezet op het oppervlak van de substraten. Verder, we hebben een fenomeen geïdentificeerd waarbij overtollige titaniumatomen aanwezig zijn op het oppervlak van de SrTiO ₃ substraat steeg naar het oppervlak van de dunne film. Deze waarnemingen vergemakkelijkten het duidelijke begrip op atomaire schaal van het groeiproces met betrekking tot hoe dunne oxidefilms worden gevormd. Deze resultaten kunnen niet alleen bijdragen aan het begrip van de oorsprong van grensvlakeigenschappen, maar ook leiden tot de creatie van nieuwe elektronische apparaten door de ontwikkeling van nieuwe functionele materialen.

Dit onderzoek werd uitgevoerd als onderdeel van de strategische basisonderzoeksprogramma's van het Japan Science and Technology Agency en zal officieel worden gepubliceerd in een wetenschappelijk tijdschrift, ACS Nano , in de nabije toekomst.