У спробі допомогти зменшити розмір електронних пристроїв до атомних розмірів, дослідники з Корнельського університету і Брукхейвенської національної лабораторії показали, як перетворити певний оксид перехідного металу з металу в діелектрик за рахунок зменшення його розмірів до товщини менше одного нанометра.

У роботі, опублікованій в даний час в Інтернеті і планованої до публікації в травневому номері журналу Nature Nanotechnology, автори дослідження пояснюють, як вони змогли синтезувати атомно тонкі зразки лантану никелата (LaNiO3), використовуючи техніку точного зростання, відому як молекулярно-променеве епітаксію (Molecular-beam epitaxy – MBE).

Провідний дослідник і професор фізики з Корнельського університету Кайл Шен разом зі своїми колегами виявили, що процес викликав різкі зміни і перетворив метал в діелектрик, коли його товщина зменшилася до менш одного нанометра.

Після цього зміни провідність вимикається, запобігаючи прохід електронів через матеріал - риску, яка, на думку авторів дослідження, може бути корисна для використання в нанорозмірних перемикачах або транзистора.

Використовуючи унікальну систему, яка інтегрує зростання MBE плівки з методом, відомим як кутове дозвіл фотоэмиссии спектроскопії (Angle-resolved photoemission spectroscopy – ARPES), дослідники докладно розповіли, як були змінені специфічні руху і взаємодії електрона в матеріалі, тим самим змінюючи товщину матеріалу на постійній основі атом за атомом.

Вони виявили, що після того, як плівка були завтовшки не менше трьох атомів нікелю, електрони утворили неортодоксальний нанорозмірний шаблон, аналогічний шаховій дошці. Це відкриття демонструє здатність контролювати електронні властивості екзотичних оксидів перехідних металів у нанометровому масштабі, у той же час відкриваючи дивовижні кооперативні взаємодії, які керують поведінкою електронів в цих типах надзвичайно тонких речовин. Автори повідомляють, що їх робота допоможе прокласти шлях для використання оксидів у створенні наступного покоління електронних пристроїв.