Images spectroscopiques de couches alternées de manganite de strontium de lanthane et de titanate de strontium. A et C sont des cartes de lanthane, et B et D sont des cartes en fausses couleurs avec du titane (rouge) et du manganèse (vert) extraits des images spectrales. La couche développée avec une taille de spot laser plus petite montre des interfaces moins abruptes et un défaut, marqué par une flèche blanche. Image :Lena Fitting Kourkoutis/laboratoire Muller
(PhysOrg.com) -- En utilisant la spectroscopie de pointe à des résolutions atomiques, des chercheurs ont découvert comment faire croître des films de manganite ultra-minces tout en conservant leurs propriétés magnétiques.
Les matériaux font des choses amusantes à l'échelle nanométrique. Un complexe d'oxyde métallique appelé manganite de lanthane et de strontium est ferromagnétique en grande quantité. Mais à l'échelle du nanomètre d'épaisseur, il devient un isolant et perd une grande partie de son ferromagnétisme. Même matériel, comportement différent.
Grâce à la spectroscopie de pointe à des résolutions atomiques, chercheurs dirigés par David A. Muller, professeur de physique appliquée et ingénieur, ont compris pourquoi cela se produit, et comment faire pousser des films de manganite ultra-minces tout en conservant leurs propriétés magnétiques. La mise au point d'une telle technique pourrait ouvrir la voie aux manganites et autres oxydes pour remplacer le silicium dans l'électronique à couches minces, stockage de mémoire et d'autres technologies.
Le travail est détaillé dans un article publié en ligne le 14 juin dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences.
"Un certain nombre de groupes de recherche ont déjà développé ces couches minces, et leurs résultats suggèrent qu'il existe une épaisseur critique de 15 couches atomiques, au-dessous duquel vous ne pouviez pas le faire conduire, " a déclaré l'associée postdoctorale Lena Fitting Kourkoutis, le premier auteur de l'article. "Mais nous montrons que nous pouvons descendre beaucoup plus bas jusqu'à une poignée de couches atomiques tout en le gardant conducteur."
La clé est de comprendre comment devenir parfait, feuilles de manganite sans défaut. La composition chimique doit être exactement correcte, et même la moindre rupture du réseau cristallin des couches atomiques peut ruiner la conductivité des films. Ces défauts n'ont pas autant d'importance à plus grande échelle.
Pour examiner des échantillons de manganite cultivés par leurs collaborateurs au Japon, les scientifiques ont utilisé une technique appelée spectroscopie de perte d'énergie électronique, réalisée au microscope électronique à balayage à transmission. Ils ont utilisé une technique (décrite dans un article scientifique de 2008) appelée correction d'aberration, ce qui leur permet une extrême précision pour imager la composition de films d'une épaisseur d'atomes seulement.
Les manganites ont un bon potentiel pour le domaine émergent de la spintronique, qui exploite le spin des électrons et le moment magnétique des matériaux pour une utilisation dans les technologies de stockage en mémoire.
