Investigadores franceses han logrado crear una capa conductora en la superficie del titanato de estroncio (SrTiO 3 ), un material aislante transparente considerado muy prometedor para el desarrollo de futuras aplicaciones de microelectrónica. Dos nanómetros de espesor, esta capa conductora es un gas de electrones metálicos bidimensional (2DEG) que forma parte del material aislante. Fácil de producir abre nuevas posibilidades para la electrónica basada en óxidos de metales de transición (el SrTiO 3 familia), aprovechando la amplia gama de propiedades físicas de estos materiales (superconductividad, magnetismo, termoelectricidad, etc.) para integrar varias funciones diferentes en un solo dispositivo microelectrónico. Un artículo que explica este descubrimiento inesperado, derivados de la investigación en el sincrotrón SOLEIL, fue publicado el 13 de enero de 2011 edición de Naturaleza revista.
Los componentes microelectrónicos actuales consisten en capas de semiconductores sobre un sustrato de silicio. Para mantener el ritmo de las actualizaciones periódicas en el rendimiento de los dispositivos microelectrónicos más allá de 2020, Se están investigando soluciones tecnológicas alternativas. Los investigadores prestan cada vez más atención a los óxidos de metales de transición, que ofrecen propiedades físicas prometedoras como la superconductividad, magnetorresistencia, termoelectricidad, multiferroicidad y capacidad fotocatalítica.
Dentro de esta familia de materiales, titanato de estroncio (SrTiO 3 ) ha sido objeto de una extensa investigación. Este material aislante se convierte en un buen conductor cuando está dopado, por ejemplo, creando algunas vacantes de oxígeno en la superficie. Las interfaces entre SrTiO3 y otros óxidos (LaTiO3 o LaAlO3) son conductoras, aunque los dos materiales son aislantes. Es más, ofrecen propiedades como la superconductividad, magnetorresistencia y termoelectricidad, con muy buenos rendimientos a temperatura ambiente. El problema, sin embargo, es que las interfaces entre óxidos son muy difíciles de producir.
Ahora, un descubrimiento inesperado ha atravesado esta barrera tecnológica. Un equipo internacional dirigido por investigadores del CNRS y la Université Paris-Sud 11 ha producido un gas de electrones metálicos bidimensionales (2DEG) en la superficie de SrTiO 3 . Esta capa conductora, aproximadamente dos nanómetros de espesor, se obtuvo escindiendo al vacío un trozo de titanato de estroncio, un proceso muy simple y económico. Los elementos constituyentes de SrTiO 3 son recursos naturales disponibles en grandes cantidades, y el compuesto no es tóxico, a diferencia de los materiales más utilizados hoy en día en microelectrónica (telururos de bismuto). Además, Los 2DEG probablemente podrían crearse en la superficie de otros óxidos de metales de transición utilizando una técnica similar.
El descubrimiento de una capa conductora de este tipo (que no requiere la adición de una capa de otro material) es un importante paso adelante para la microelectrónica basada en óxidos. Podría permitir combinar las propiedades multifuncionales intrínsecas de los óxidos de metales de transición con las del metal bidimensional en su superficie. Los posibles desarrollos podrían incluir el acoplamiento de un óxido ferroeléctrico con el gas de electrones en su superficie para producir memorias no volátiles, o la inclusión de circuitos transparentes en la superficie de células solares o pantallas táctiles.
El 2DEG en la superficie del titanato de estroncio fue identificado y estudiado en experimentos usando espectroscopía de fotoemisión resuelta en ángulo (ARPES) en el sincrotrón SOLEIL en Saint-Aubin. Francia, y el Centro de Radiación Sincrotrón de la Universidad de Wisconsin, ESTADOS UNIDOS.
