Совместная группа исследователей из Дании, Германии и Китая в своей последней работе описала процесс создания нового типа подвижного двумерного электронного газа на границе титаната стронция и оксида алюминия – материалов, используемых при создании диэлектрической керамики. Как утверждают ученые, такой газ может быть использован для создания металлических интерфейсов у любых оксидных электронных компонент и даже в квантовых мезоскопических устройствах.

Титанат стронция представляет собой изолятор с широкой запрещенной зоной, имеющий кристаллическую структуру перовскита. Чаще всего этот материал используется в качестве подложки для выращивания высокотемпературных сверхпроводящих купратов, магниторезистивных манганитов и мультиферроиков из других материалов.

В последнее время исследователи также обнаружили ряд интересных свойств у гетероструктур из оксидов титаната стронция, включая, кстати, появление квази-двумерного электронного газа, магнетизма, сопротивления коммутации, гигантского термоэлектрического эффекта и огромной ионной проводимости.

Перечисленные свойства означают, что

эти материалы могут быть идеальной структурной основой для оксидной электроники, термоэлектрики и твердотельных топливных элементов.

Около двух лет назад группа ученых из Technical University of Denmark (Дания) сообщила об открытии нового типа гетероструктур на основе титаната стронция, которые имеют проводящую поверхность, несмотря на некристаллический приповерхностный слой.

Сейчас та же команда сообщает о том, что

на поверхности этого слоя эпитаксиально может быть выращен оксид алюминия (один из лучших изоляторов среди известных материалов), а интерфейс между этими двумя материалами может похвастаться наилучшей проводимостью, когда-либо наблюдавшейся у сложных оксидов.

По данным ученых

зафиксированная ими проводимость в 100 раз превышает значения, наблюдавшиеся ранее для систем, содержащих, помимо титаната стронция, оксиды на основе алюминия и лантана.

Подробно детали работы ученых изложены в журнале Nature Communications.

На сегодняшний день, помимо ученых из Technical University of Denmark (Дания), исследовательская группа включает в себя коллег из University of Copenhagen (Дания), Leibniz Institute for Solid State and Materials Research (Германия) и Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics (Китай). Как сообщает команда, рост структуры им удалось осуществить с помощью так называемого импульсного лазерного осаждения. Это один из наиболее популярных методов физического осаждения паров для выращивания оксидных материалов. Отображение пленки прямо в процессе роста осуществлялось с помощью дифракции быстрых электронов.

По словам ученых, высокая подвижность электронов в описанной гетероструктуре определяется в первую очередь идеальным соответствием кристаллических решеток двух соседствующих материалов. Кроме того, в этой области оказалось меньше рассеяние электронов на примесях и дефектах решеток, чем в упоминавшихся выше гетероструктурах, содержащих лантан.

На данный момент ученые занимаются улучшением методики производства гетероструктуры и повышением проводимости интерфейса. В ближайшее время они планируют наблюдать и другие интересные свойства гетероструктуры, к примеру, поверхностный магнетизм и сверхпроводимость (как это ранее было отмечено в структурах с оксидом алюминия и лантаном).