Ученые работают над технологией уменьшения электронных устройств до размеров атома

В попытке помочь уменьшить размер электронных устройств до атомных размеров, исследователи из Корнельского университета и Брукхейвенской национальной лаборатории показали, как преобразовать определенный оксид переходного металла из металла в диэлектрик за счет уменьшения его размеров до толщины менее одного нанометра.

В работе, опубликованной в настоящее время в Интернете и планируемой к публикации в майском номере журнала Nature Nanotechnology, авторы исследования объясняют, как они смогли синтезировать атомно тонкие образцы лантана никелата (LaNiO3), используя технику точного роста, известную как молекулярно-лучевую эпитаксию (Molecular-beam epitaxy – MBE).

Ведущий исследователь и профессор физики из Корнельского университета Кайл Шен вместе со своими коллегами обнаружили, что процесс вызвал резкие изменения и превратил металл в диэлектрик, когда его толщина уменьшилась до менее одного нанометра.

После этого изменения проводимость выключается, предотвращая проход электронов через материал - черту, которая, по мнению авторов исследования, может быть полезна для использования в наноразмерных переключателях или транзистора.

Используя уникальную систему, которая интегрирует рост MBE пленки с методом, известным как угловое разрешение фотоэмиссии спектроскопии (Angle-resolved photoemission spectroscopy  – ARPES), исследователи подробно рассказали, как были изменены специфические движения и взаимодействия электрона в материале, тем самым изменяя толщину материала на постоянной основе атом за атомом.

Они обнаружили, что после того, как пленка были толщиной менее трех атомов никеля, электроны образовали неортодоксальный наноразмерный шаблон, аналогичный шахматной доске. Это открытие демонстрирует способность контролировать электронные свойства экзотических оксидов переходных металлов в нанометровом масштабе, в то же время открывая удивительные кооперативные взаимодействия, которые управляют поведением электронов в этих типах чрезвычайно тонких веществ. Авторы сообщают, что их работа поможет проложить путь для использования оксидов в создании следующего поколения электронных устройств.