Fig.1 Résumé de la recherche :Un film ultra-mince de magnétite de haute qualité a été fabriqué sur une surface cristalline parfaite du substrat de croissance, qui a été traité par notre technique de polissage originale de haute précision. En réduisant le nombre de défauts sur le substrat, les excellentes propriétés de transition inhérentes à la magnétite pourraient être atteintes. Crédit :Ai I. Osaka et al.
Des applications pratiques telles que les communications sécurisées aux questions scientifiques complexes telles que le fonctionnement du cerveau, l'informatique classique n'est pas toujours à la hauteur de la tâche. Aujourd'hui, des chercheurs japonais ont fait une découverte qui améliorera la technologie électronique pour des applications aussi avancées.
Dans une étude récemment publiée dans ACS Applied Nano Materials , des chercheurs de l'Université d'Osaka et des partenaires collaborateurs ont préparé un film ultra-mince de magnétite qui jusqu'à présent n'avait pas été suffisamment ordonné pour atteindre son plein potentiel.
La spintronique est une version avancée de l'électronique qui utilise à la fois la charge et le spin des électrons pour le transfert et le stockage de l'énergie. La magnétite - un minéral d'oxyde de fer commun - peut être utile pour la technologie de la spintronique en raison de ses propriétés physiques fascinantes. Par exemple, un stimulus mineur peut changer rapidement la fonctionnalité du film de magnétite de celle d'un métal à un isolant. Ces fonctionnalités dépendent de manière critique de la cristallinité de la magnétite. En particulier pour les films ultra-minces utilisés dans les applications de dispositifs, il est difficile de fabriquer de la magnétite avec une cristallinité élevée en raison de l'imperfection de la surface du substrat, qui est la base du film mince. Cependant, il est difficile de préparer une surface atomiquement ordonnée et extrêmement plane sur tout un substrat. Surmonter ce défi en améliorant les techniques de polissage chimique conventionnelles est une chose que les chercheurs de l'Université d'Osaka ont cherché à résoudre.
Fig.3 Propriétés de transition d'un film ultra-mince de magnétite de haute qualité. Un net changement de résistivité a été observé. Crédit :Ai I. Osaka et al.
"L'uniformité et les propriétés des couches minces dépendent de la perfection du substrat sous-jacent", explique l'auteur principal de l'étude Ai Osaka. "Les technologies conventionnelles de préparation des substrats monocristallins sacrifient la cristallinité pour optimiser la planéité, mais cela limite les performances du film de magnétite superposé."
Les chercheurs ont utilisé une technique de polissage chimique, connue sous son acronyme CARE, pour préparer un substrat d'oxyde de magnésium atomiquement plat et hautement ordonné. La magnétite déposée sur ce substrat ultra-lisse présente une cristallinité et des propriétés conductrices supérieures à celles déposées sur un substrat conventionnel.
Fig.2 Un schéma de notre technique de polissage originale, CARE. L'élimination sélective des atomes de la coque convexe conduit à une surface atomiquement plate. Crédit :Ai I. Osaka et al.
"Le traitement CARE du substrat a permis au film mince de subir un changement de résistivité dépendant de la température - connu sous le nom de transition de Verwey - d'un facteur de 5,9", explique l'auteur principal Azusa Hattori. "C'est sans précédent sur de vastes zones, mais essentiel pour la mise en œuvre."
Ces résultats ont des applications importantes. Les technologies d'informatique quantique proposées peuvent s'appuyer sur la spintronique pour optimiser les problèmes logistiques, biochimiques et cryptographiques qui vont à l'encontre de l'informatique classique. Les chercheurs de l'Université d'Osaka ont franchi une étape importante pour permettre à la magnétite de servir de matériau de base pour la spintronique et d'autres composants électroniques avancés, qui transformeront la vie et le travail dans les décennies à venir. Nanofils de magnétite à transition isolante nette
