Figura 3 dal materiale del comunicato stampa. (Sinistra) Immagine di microscopia a effetto tunnel a scansione di pellicola sottile SrTiO3 da 0,3 unità di cellule (UC) (15 nm × 15 nm). Si osserva chiaramente che la disposizione atomica è identica tra SrTiO 3 film sottile (viola) e SrTiO 3 substrato sottostante (blu). (A destra) Un modello di crescita che illustra la formazione di SrTiO 3 pellicola sottile. Lo strato di TiO2 presente sulla superficie dello SrTiO 2 substrato viene trasferito sulla superficie del film sottile.
Il gruppo di ricerca che comprende AIMR e NIMS ha sviluppato un nuovo sistema avanzato, combinando un microscopio a super risoluzione e una camera di deposizione per la crescita di film sottili di ossido. Con questo sistema, hanno osservato con successo per la prima volta la crescita di film sottili di ossido di metallo a livello atomico sulla superficie del titanato di stronzio monocristallino (SrTiO 3 ). Sulla base di queste osservazioni, hanno identificato il meccanismo coinvolto nella crescita dei film sottili in cui gli atomi di titanio salgono sulla superficie del film.
Il gruppo di ricerca guidato dall'assistente professore Takeo Ohsawa (attualmente il ricercatore principale presso il National Institute for Materials Science [NIMS]) e il professore associato Taro Hitosugi presso l'Advanced Institute for Materials Research (AIMR) dell'Università di Tohoku hanno sviluppato un nuovo sistema avanzato, combinando un microscopio a super risoluzione e una camera di deposizione per la crescita di film sottili di ossido. Con questo sistema, hanno osservato con successo per la prima volta la crescita di film sottili di ossido di metallo a livello atomico sulla superficie del titanato di stronzio monocristallino (SrTiO 3 ). Sulla base di queste osservazioni, hanno identificato il meccanismo coinvolto nella crescita dei film sottili in cui gli atomi di titanio sono saliti sulla superficie del film.
Ossidi metallici, inclusi ossidi di tipo perovskite come SrTiO 3 , sono materiali comunemente usati per le loro diverse proprietà, come la superconduttività, ferromagnetismo, ferroelettricità, ed effetto catalitico. Negli ultimi anni, sono state studiate vigorosamente nuove proprietà generate all'interfaccia tra due ossidi dissimili. Però, poco si sa circa il meccanismo coinvolto nella formazione di tale interfaccia. La comprensione del meccanismo è la chiave per l'ulteriore miglioramento della ricerca in questo campo.
Il gruppo di ricerca ha sviluppato un sistema innovativo che combina un microscopio a effetto tunnel in grado di identificare i singoli atomi e un metodo di deposizione laser pulsato che consente la crescita di film sottili di alta qualità. Inoltre, hanno anche stabilito un metodo per preparare un SrTiO . monocristallino 3 substrato su cui gli atomi sono disposti secondo uno schema periodico. Film sottili epitassiali sono stati coltivati sulla superficie dei substrati e la crescita è stata osservata con risoluzione spaziale su scala atomica. In queste osservazioni, hanno scoperto che c'era una grande differenza nel processo di crescita quando SrTiO 3 e film sottili di SrOx sono stati depositati sulla superficie dei substrati. Per di più, abbiamo identificato un fenomeno in cui gli atomi di titanio in eccesso presenti sulla superficie del SrTiO 3 substrato è salito alla superficie del film sottile. Queste osservazioni hanno facilitato la chiara comprensione su scala atomica del processo di crescita riguardo a come si formano i film sottili di ossido. Questi risultati potrebbero non solo contribuire alla comprensione dell'origine delle proprietà interfacciali, ma anche portare alla creazione di nuovi dispositivi elettronici attraverso lo sviluppo di nuovi materiali funzionali.
Questa ricerca è stata condotta come parte dei programmi di ricerca strategica di base della Japan Science and Technology Agency e dovrebbe essere pubblicata ufficialmente su una rivista scientifica, ACS Nano , nel futuro prossimo.
