Le groupe de recherche comprenant AIMR et NIMS a développé un nouveau système avancé, combinant un microscope à super-résolution et une chambre de dépôt pour la croissance de couches minces d'oxyde. Avec ce système, ils ont observé avec succès pour la première fois la croissance de couches minces d'oxyde métallique à un niveau atomique à la surface d'un monocristal de titanate de strontium (SrTiO 3 ). Sur la base de ces observations, ils ont identifié le mécanisme impliqué dans la croissance des films minces dans lesquels les atomes de titane remontent à la surface du film.

Le groupe de recherche dirigé par le professeur adjoint Takeo Ohsawa (actuellement chercheur principal au National Institute for Materials Science [NIMS]) et le professeur agrégé Taro Hitosugi à l'Advanced Institute for Materials Research (AIMR) de l'Université de Tohoku a développé un nouveau système avancé, combinant un microscope à super-résolution et une chambre de dépôt pour la croissance de couches minces d'oxyde. Avec ce système, ils ont observé avec succès pour la première fois la croissance de couches minces d'oxyde métallique à un niveau atomique à la surface d'un monocristal de titanate de strontium (SrTiO 3 ). Sur la base de ces observations, ils ont identifié le mécanisme impliqué dans la croissance des films minces dans lesquels les atomes de titane montaient à la surface du film.

Oxydes métalliques, y compris les oxydes de type pérovskite tels que SrTiO 3 , sont des matériaux couramment utilisés en raison de leurs propriétés diverses, comme la supraconductivité, ferromagnétisme, ferroélectricité, et effet catalytique. Dans les années récentes, de nouvelles propriétés générées à l'interface entre deux oxydes dissemblables ont été vigoureusement étudiées. Cependant, on sait peu de choses sur le mécanisme impliqué dans la formation d'une telle interface. La compréhension du mécanisme est la clé pour l'amélioration de la recherche dans ce domaine.

Le groupe de recherche a développé un système innovant combinant un microscope à effet tunnel capable d'identifier des atomes individuels et une méthode de dépôt laser pulsé qui permet la croissance de films minces de haute qualité. En outre, ils ont également établi une méthode pour préparer un monocristal SrTiO 3 substrat sur lequel les atomes sont disposés selon un motif périodique. Des films minces épitaxiés ont été développés sur la surface des substrats et la croissance a été observée avec une résolution spatiale à l'échelle atomique. Dans ces observations, ils ont constaté qu'il y avait une grande différence dans le processus de croissance lorsque SrTiO 3 et des films minces SrOx ont été déposés à la surface des substrats. Par ailleurs, nous avons identifié un phénomène dans lequel des atomes de titane en excès sont présents à la surface du SrTiO 3 substrat remontait à la surface du film mince. Ces observations ont facilité la compréhension à l'échelle atomique du processus de croissance concernant la formation des films minces d'oxyde. Ces résultats peuvent non seulement contribuer à la compréhension de l'origine des propriétés interfaciales, mais également conduire à la création de nouveaux dispositifs électroniques grâce au développement de nouveaux matériaux fonctionnels.

Cette recherche a été menée dans le cadre des programmes stratégiques de recherche fondamentale de l'Agence japonaise pour la science et la technologie et devrait être publiée officiellement dans une revue scientifique, ACS Nano , dans le futur proche.