Chercheurs de la TU Delft, L'Université Cornell et l'Université de Cagliari rapportent une méthode intéressante pour transformer un matériau hautement isolant en un système hautement conducteur. Le processus consiste à combiner trois oxydes métalliques différents dans une interface pointue. Ils ont récemment publié leurs conclusions dans Matériaux et interfaces appliqués ACS .

Auteur principal Giordano Mattoni, Doctorant à la TU Delft, dit, "Nos résultats sont une preuve solide de l'importance croissante des oxydes complexes, qui pourrait être utilisé dans l'électronique du futur. Une étape fondamentale dans l'utilisation de ces matériaux en électronique a été franchie en 2004, lorsque la formation d'un système électronique bidimensionnel (2DES) a été découverte à l'interface entre les isolants LaAlO3 (LAO) et SrTiO3 (STO)."

Les matériaux d'oxydes complexes offrent de nombreuses caractéristiques qui ne peuvent pas être atteintes avec l'électronique actuelle à base de silicium. Supraconductivité, la ferroélectricité et le magnétisme ne sont que quelques-uns des nombreux phénomènes intéressants observés dans les oxydes complexes. Si le chemin vers l'utilisation industrielle de ces matériaux est encore long, les travaux des chercheurs de la TU Delft sont une preuve significative du potentiel des interfaces d'oxyde.

Les interfaces entre oxydes complexes constituent un terrain de jeu unique pour les systèmes électroniques bidimensionnels (2DES), où la supraconductivité et le magnétisme peuvent provenir de combinaisons d'isolants. La formation d'un système électronique bidimensionnel à l'interface entre les isolants STO et LAO est l'un des effets les plus intrigants de l'électronique des oxydes. La couche conductrice qui se forme a un caractère fortement bidimensionnel (c'est un plan d'électrons, environ 10 nanomètres d'épaisseur), et présente une mobilité électronique très élevée et une forte magnétorésistance.

L'origine de ce 2DES est une question de longue date, et des résultats récents indiquent que le contrôle de la formation de défauts ponctuels est crucial pour la réalisation de systèmes électroniques de haute qualité. « Un matériau prometteur pour améliorer les propriétés du système électronique aux interfaces LAO/STO, est l'oxyde métallique WO3, " dit Mattoni. " Ce matériau peut héberger des lacunes et des atomes interstitiels, c'est pourquoi il est souvent utilisé dans les applications électrochimiques et les dispositifs électrochromes. Dans ce travail, nous avons démontré, pour la première fois, comment les overlayers WO3 peuvent contrôler efficacement le profil des défauts, induisant une grande mobilité 2DES au niveau des hétérostructures WO3/LAO/STO."

Les résultats expérimentaux ont souligné que le WO3 est un dopant très efficace pour les interfaces d'oxyde. À partir des résultats décrits dans leur article, les chercheurs pensent que les surcouches de WO3 seront utilisées pour concevoir de nouveaux systèmes d'électrons conducteurs dans d'autres matériaux d'oxyde. Le travail est donc une étape importante vers l'essor de la future électronique à oxydes complexes.