Nano-sandwich: beleg maakt het verschil
In een juist gekozen sandwich van materialen gaan de grensvlakken elkaar beïnvloeden en kunnen ze stroom geleiden of juist isoleren. De onderzoekers publiceren hun bevindingen in het julinummer van het vakblad Nature Materials.
De onderzoekers tonen de nieuwe geleidingseigenschappen aan door ultradunne lagen strontiumtitanaat (SrTiO3) en lanthaanaluminaat (LaAlO3) te ‘sandwichen’: ze worden uiterst nauwkeurig om en om gestapeld via een aan de UT ontwikkelde laser depositietechniek. Hierbij zijn twee type grensvlakken mogelijk: LaO- TiO2 en AlO2-SrO. Het eerste grensvlak gedraagt zich als een metallische geleider, terwijl de andere juist isolerend is. De atomaire stapeling van het grensvlak maakt dus het verschil.
Hoge mobiliteit
Geplaatst in elkaars nabijheid blijken de grensvlakken elkaar elektronisch te beïnvloeden. Met elektrische metingen hebben de onderzoekers gevonden dat voor afstanden minder dan 6 zg. eenheidscellen, ongeveer 2,3 nanometer, de geleiding van het LaO-TiO2 grensvlak gradueel afneemt. Dit is nauwkeurig bestudeerd tot een afstand van slechts een enkele eenheidscel (niet meer dan ongeveer 0.4 nanometer). Daarbij werd vastgesteld dat de afname van de geleiding volledig kan worden toegeschreven aan een afname van de dichtheid van mobiele ladingsdragers. De hoge mobiliteit van de ladingdragers bleef bij deze sub-nanometer dimensies wèl gelijk. Dat maakt de vinding interessant om een nieuw type transistor te ontwikkelen die werkt met het fenomeen van grensvlakgeleiding.
Vervolgonderzoek moet uitwijzen hoe de eigenschappen reageren op invloeden ‘van buiten’ zoals een aangelegd elektrisch veld of ingestraald licht.
Het onderzoek aan het MESA+ Institute for Nanotechnology van de UT is mede- gefinancierd door NWO (de VICI-subsidie die Dave Blank in 2003 ontving), de Stichting FOM, het nationale NanoNed programma en de European Science Foundation.
Scanning transmissie elektron microscopieopname van de atomaire stapeling. a, Opname van een LaAlO3/SrTiO3 superstructuur. Het gebied binnen het witte kader is gebruikt om de atomaire stapeling te bestuderen. b, Resulterende opname en atomaire representatie. De complementaire grensvlakken zijn aangegeven met A en B.
Artist impression (Jeroen Huijben, UT) van de geleidende grensvlakken
