L'interface de l'aluminate de lanthane isolant (LaAlO3) et du titanate de strontium (SrTiO3) est-elle abrupte ou entremêlée ? Cette question trouve une réponse dans des études utilisant le dépôt laser pulsé et la spectroscopie photoélectronique à rayons X à l'EMSL.
En utilisant les ressources expérimentales de l'EMSL, des scientifiques du Pacific Northwest National Laboratory et de l'University College London ont montré que le mélange se produit à l'interface de deux pérovskites - l'aluminate de lanthane et le titanate de strontium - pour une gamme de compositions. L'intermélange est intéressant car cette interface est conductrice lorsqu'elle est préparée dans certaines conditions, et les positions des atomes à l'interface influencent la structure électronique.
Lorsque les scientifiques ont commencé à mesurer la conductivité interfaciale, ils ont développé un modèle bidimensionnel qui émet l'hypothèse d'une reconstruction électronique à l'interface déclenchée par la croissance d'une pérovskite polaire sur une pérovskite non polaire avec peu ou pas de mélange comme cause de conductivité. Atteindre la conductivité à de telles interfaces pourrait avoir des répercussions positives sur le développement de l'électronique de nouvelle génération.
Ayant longuement étudié d'autres échantillons, l'équipe du PNNL et de l'UCL a conçu et testé ses propres matériaux. Ils ont systématiquement montré que le mélange interfacial se produit sur une gamme de stoiochiométries dans une plus grande mesure qu'on ne le pensait auparavant.
L'équipe a mené cette recherche en utilisant un dépôt laser pulsé pour créer de fines couches d'aluminate de lanthane et de titanate de strontium. Les couches déposées étaient de l'ordre de 2 nanomètres, ou 8 couches atomiques, épais. Cette profondeur a été choisie car il s'agit de la profondeur minimale nécessaire pour atteindre la conductivité. Prochain, l'équipe a examiné les matériaux qu'ils ont créés à l'aide de la spectroscopie photoélectronique à rayons X à résolution angulaire in situ. L'étude a révélé qu'un mélange assez important de l'aluminium, lanthane, strontium, et les ions titane se produisent à l'interface pour tous les films étudiés. Ces résultats étaient en contradiction avec les modèles simples de formation d'interface quasi-abrupte.