A medida que nuestros estilos de vida se arraigan en la electrónica flexible, los dispositivos inteligentes, la inteligencia artificial, el Internet de las cosas, etc., los componentes electrónicos de alto rendimiento que pueden realizar la recopilación, el procesamiento y la ejecución de datos a alta velocidad se vuelven una necesidad. Ciertas perovskitas son estructuras cristalinas que pueden ser alternativas prometedoras a los componentes basados ​​en silicio para estas aplicaciones electrónicas de próxima generación. Su red de forma cúbica los hace ideales para usar como base para el crecimiento de películas de óxido para formar heteroestructuras con propiedades eléctricas únicas. Las propiedades de estas heteroestructuras dependen de la transferencia de carga en la capa interfacial entre el sustrato de perovskita y la capa superior de óxido. Esta transferencia de carga se puede manipular mediante dopaje o mediante el proceso de fabricación.

Ahora, investigadores de Corea, dirigidos por el Prof. Bongjin Simon Mun del Instituto de Ciencia y Tecnología de Gwangju, utilizan espectroscopía de fotoelectrones de rayos X a presión ambiental (AP-XPS) y difracción de electrones de baja energía (LEED) para investigar cómo las condiciones de fabricación (recocido en un ambiente rico en oxígeno y un ambiente de baja presión con déficit de oxígeno) para un material de perovskita en particular, SrTiO₃ —uno de los sustratos más populares para el crecimiento de películas de óxido— afecta su superficie sin dopar y la capa interfacial resultante de la heteroestructura.

Mediante el uso de una superficie sin dopar, los investigadores querían examinar los cambios que ocurren en la superficie del sustrato sin la interferencia de los dopantes. "La presencia de dopaje puede interferir con la interpretación correcta de los estados de defectos de la superficie, lo que puede ser fundamental para comprender las propiedades eléctricas de las heteroestructuras. Nuestro estudio sobre SrTiO₃ sin dopar proporciona características imparciales de SrTiO₃  sustrato", dice el profesor Mun Sus hallazgos estuvieron disponibles en línea el 16 de septiembre de 2021 y se publicaron en el Journal of Materials Chemistry C.

En el ambiente de oxígeno, se formó una capa de agotamiento de electrones cuando los átomos de Sr en el sustrato migraron a la superficie de la película para reaccionar con el oxígeno y formar una capa de óxido estable. En el entorno de déficit de oxígeno a baja presión, la formación de una capa de agotamiento de este tipo se vio limitada ya que la capa de óxido se formó debido a la reducción del TiO₂ capa que generó electrones.

En ambos entornos, se formó una capa de óxido similar, pero las propiedades electrónicas de la estructura diferían ya que la capa de agotamiento de electrones es clave para la conductividad de la estructura. "Nuestro trabajo muestra claramente cómo se pueden ajustar las propiedades eléctricas de los dispositivos ajustando la población de electrones cerca de la región de la superficie, que es un resultado fundamental e importante que indica que los futuros dispositivos electrónicos se pueden realizar con la caracterización del material a nivel atómico". dice el profesor Mun. "A largo plazo, nuestro estudio sobre SrTiO₃ establecerá una base sólida para dispositivos electrónicos avanzados que nos permitirán un mejor estilo de vida". + Explore más

Migración de oxígeno en la interfaz de heteroestructura