Figura 3 del material del comunicado de prensa. (Izquierda) Imagen de microscopía de tunelización de barrido de una película delgada de SrTiO3 de 0,3 celdas unitarias (UC) (15 nm × 15 nm). Se observa claramente que la disposición atómica es idéntica entre SrTiO 3 película fina (violeta) y SrTiO 3 sustrato debajo (azul). (Derecha) Un modelo de crecimiento que ilustra la formación de SrTiO 3 película delgada. La capa de TiO2 que está presente en la superficie del SrTiO 2 el sustrato se transfiere a la superficie de la película delgada.
El grupo de investigación que incluye AIMR y NIMS desarrolló un nuevo sistema avanzado, combinando un microscopio de superresolución y una cámara de deposición para el crecimiento de películas delgadas de óxido. Con este sistema, observaron con éxito por primera vez el crecimiento de películas delgadas de óxido de metal a nivel atómico en la superficie de titanato de estroncio monocristalino (SrTiO 3 ). Con base en estas observaciones, identificaron el mecanismo involucrado en el crecimiento de las películas delgadas en las que los átomos de titanio suben a la superficie de la película.
El grupo de investigación dirigido por el profesor asistente Takeo Ohsawa (actualmente investigador principal del Instituto Nacional de Ciencia de Materiales [NIMS]) y el profesor asociado Taro Hitosugi en el Instituto Avanzado de Investigación de Materiales (AIMR) de la Universidad de Tohoku desarrolló un nuevo sistema avanzado, combinando un microscopio de superresolución y una cámara de deposición para el crecimiento de películas delgadas de óxido. Con este sistema, observaron con éxito por primera vez el crecimiento de películas delgadas de óxido de metal a nivel atómico en la superficie de titanato de estroncio monocristalino (SrTiO 3 ). Con base en estas observaciones, identificaron el mecanismo involucrado en el crecimiento de las películas delgadas en las que los átomos de titanio subían a la superficie de la película.
Óxidos metálicos, incluyendo óxidos de tipo perovskita como SrTiO 3 , son materiales de uso común debido a sus diversas propiedades, como la superconductividad, ferromagnetismo, ferroelectricidad, y efecto catalítico. En años recientes, Se han investigado vigorosamente nuevas propiedades generadas en la interfaz entre dos óxidos diferentes. Sin embargo, Se sabe poco sobre el mecanismo involucrado en la formación de dicha interfaz. La comprensión del mecanismo es la clave para seguir mejorando la investigación en este campo.
El grupo de investigación desarrolló un sistema innovador que combina un microscopio de túnel de barrido capaz de identificar átomos individuales y un método de deposición por láser pulsado que permite el crecimiento de películas delgadas de alta calidad. Además, También establecieron un método para preparar un SrTiO monocristalino 3 sustrato sobre el que se disponen los átomos en un patrón periódico. Se cultivaron películas delgadas epitaxiales sobre la superficie de los sustratos y se observó el crecimiento con resolución espacial a escala atómica. En estas observaciones, encontraron que había una gran diferencia en el proceso de crecimiento cuando SrTiO 3 y se depositaron películas delgadas de SrOx sobre la superficie de los sustratos. Es más, identificamos un fenómeno en el que el exceso de átomos de titanio presentes en la superficie del SrTiO 3 el sustrato subió a la superficie de la película delgada. Estas observaciones facilitaron la comprensión clara a escala atómica del proceso de crecimiento con respecto a cómo se forman las películas delgadas de óxido. Estos resultados no solo pueden contribuir a la comprensión del origen de las propiedades interfaciales, sino que también pueden conducir a la creación de nuevos dispositivos electrónicos a través del desarrollo de nuevos materiales funcionales.
Esta investigación se llevó a cabo como parte de los Programas de Investigación Básica Estratégica de la Agencia de Ciencia y Tecnología de Japón y se publicará oficialmente en una revista científica, ACS Nano , en el futuro cercano.
