(PhysOrg.com) -- Par temps froid, de nombreux enfants ne peuvent s'empêcher de respirer sur une fenêtre et d'écrire dans la condensation. Imaginez maintenant la fenêtre comme une plate-forme d'appareils électroniques, la condensation en tant que gaz conducteur spécial, et les lettres comme des lignes de nanofils.

Une équipe dirigée par le professeur Chang-Beom Eom en science et ingénierie des matériaux de l'Université du Wisconsin-Madison a démontré des méthodes pour exploiter essentiellement ce concept pour de larges applications dans les dispositifs nanoélectroniques, comme la mémoire de nouvelle génération ou les minuscules transistors. Les découvertes ont été publiées le 19 octobre par la revue Communications naturelles.

L'équipe d'Eom a développé des techniques pour produire des structures basées sur des oxydes électroniques qui peuvent être intégrés sur un substrat de silicium, la plate-forme de dispositifs électroniques la plus courante.

« Les structures que nous avons développées, ainsi que d'autres appareils électroniques à base d'oxyde, sont susceptibles d'être très importantes dans les applications nanoélectroniques, lorsqu'il est intégré au silicium, " dit Eom.

Le terme "oxyde" fait référence à un composé avec de l'oxygène comme élément fondamental. Les oxydes comprennent des millions de composés, chacun avec des propriétés uniques qui pourraient être précieuses en électronique et en nanoélectronique.

D'habitude, les matériaux d'oxyde ne peuvent pas être cultivés sur du silicium car les oxydes et le silicium ont des propriétés différentes, structures cristallines incompatibles. La technique d'Eom combine l'expitaxie monocristalline, post-recuit et gravure pour créer un processus qui permet à la structure d'oxyde de résider sur le silicium, une réalisation importante qui résout un défi très complexe.

Le nouveau processus permet à l'équipe de former une structure qui met en contact des couches d'oxyde de lanthane-aluminium de trois atomes d'épaisseur avec de l'oxyde de strontium-titane, puis de placer l'ensemble de la structure sur un substrat de silicium.

Ces deux oxydes sont importants car un "gaz d'électrons" se forme à l'interface de leurs couches, et un microscope à sonde à balayage peut rendre cette couche de gaz conductrice. La pointe du microscope est traînée le long de la surface avec une précision à l'échelle nanométrique, laissant derrière eux un motif d'électrons qui forment la couche de gaz d'un nanomètre d'épaisseur. À l'aide de la pointe, L'équipe d'Eom peut « dessiner » des lignes de ces électrons et former des nanofils conducteurs. Les chercheurs peuvent également « effacer » ces lignes pour éliminer la conductivité dans une région du gaz.

Afin d'intégrer les oxydes sur silicium, les cristaux doivent avoir un faible niveau de défauts, et les chercheurs doivent avoir le contrôle atomique de l'interface. Plus précisement, la couche supérieure d'oxyde de strontium-titane doit être totalement pure et correspondre à une couche totalement pure d'oxyde de lanthane au bas de l'oxyde de lanthane-aluminium ; autrement, la couche de gaz ne se formera pas entre les couches d'oxyde. Finalement, la structure entière a été réglée pour être compatible avec le silicium sous-jacent.