Дослідники з PNNL продемонстрували новий метод керування електричним струмом

96 Views Comment Off

Змінюючи склад ультратонких шарів, що складаються з оксидів різних металів, які в звичайному стані не проводять електричний струм, вчені з Тихоокеанської північно-західної Національної лабораторії (Pacific Northwest National Laboratory, PNNL) продемонстрували абсолютно новий метод керування електричним струмом, який тече на межі контакту двох шарів матеріалу.

Матеріали, що вимагаються для виробництва електронних пристроїв наступного покоління, включаючи мобільні телефони і портативні комп’ютери, повинні будуть зберігати всі їх властивості навіть з урахуванням дуже малих розмірів виготовлених з них компонентів. Крім цього, компоненти з нових матеріалів повинні забезпечувати набагато більший рівень енергозбереження, ніж це можливо з матеріалами, використовуваними в нинішній час.

Надтонкі шари окису неодиму-титану (NdTiO3) і окису титану-стронцію (SrTiO3) були осаджені на основу за допомогою іонних променів, що складаються з іонів титану, стронцію і кисню. Весь цей процес проводився в умовах дуже глибокого вакууму. Підкладка була виготовлена зі спеціального прозорого кристалічного матеріалу, структура якого забезпечувала необхідний порядок кристалізації «погашуючих» компонентів. А висока точність керування іонними променями забезпечила створення структури багатошарового матеріалу з точністю до окремих його атомів.

Після створення матеріалу дослідники зробили детальні вимірювання всіх його доступних характеристик і параметрів. Крім цього, деякі з використаних методів, зокрема рентгенівська фотоелектронна спектрографія (x-ray photoelectron spectra, XPS), для аналізу отриманих за їх допомогою даних зажадали розрахунків найскладніших математичних моделей. Ці математичні моделі забезпечили вчених даними про те, як зміни в складі шарів матеріалу, умови вирощування плівок і умови навколишнього середовища впливають на електронні властивості іонів титану та, як наслідок, багатошарового матеріалу в цілому.

Результати, отримані ученим, досить унікальні, адже властивості, які демонструє багатошаровий матеріал, не спостерігається ні у одного матеріалу природного походження. Цей матеріал можна розглядати як свого роду двомірний електронний “газ”, концентрація носіїв заряду в якому досить легко піддається управлінню. А володіючи такими знаннями, дослідники без особливих труднощів зможуть спроектувати матеріали з необхідною концентрацією і високою рухливістю носіїв заряду різної природи, з яких можна буде виготовляти надмініатюрні транзистори наступного покоління.

Наступним кроком, який мають намір зробити вчені, стане точне визначення структури межі між шарами NdTiO3 і SrTiO3. Адже саме на цій межі і виникають всі незвичайні ефекти, які визначають щільність вільних електронів, їх рухливість і інші параметри матеріалу.

... ... .
In : Техно

Related Articles

404