Man mano che i nostri stili di vita si radicano nell'elettronica flessibile, nei dispositivi intelligenti, nell'intelligenza artificiale, nell'Internet delle cose, ecc., componenti elettronici ad alte prestazioni in grado di eseguire la raccolta, l'elaborazione e l'esecuzione di dati ad alta velocità diventano una necessità. Alcune perovskiti sono strutture cristalline che possono essere alternative promettenti ai componenti a base di silicio per queste applicazioni elettroniche di prossima generazione. Il loro reticolo cubico li rende ideali per l'uso come base per la crescita di film di ossido per formare eterostrutture con proprietà elettriche uniche. Le proprietà di queste eterostrutture dipendono dal trasferimento di carica nello strato interfacciale tra il substrato di perovskite e lo strato di ossido. Questo trasferimento di carica può essere manipolato tramite drogaggio o attraverso il processo di fabbricazione.

Ora, i ricercatori coreani, guidati dal Prof. Bongjin Simon Mun del Gwangju Institute of Science and Technology, utilizzano la spettroscopia fotoelettronica a raggi X a pressione ambiente (AP-XPS) e la diffrazione di elettroni a bassa energia (LEED) per studiare come le condizioni di fabbricazione (ricottura in un ambiente ricco di ossigeno e un deficit di ossigeno, ambiente a bassa pressione) per un particolare materiale di perovskite, SrTiO₃ —uno dei substrati più popolari per la crescita di film di ossido—influenza la sua superficie non drogata e il risultante strato interfacciale dell'eterostruttura.

Utilizzando una superficie non drogata, i ricercatori hanno voluto esaminare i cambiamenti che si verificano sulla superficie del substrato senza l'interferenza dei droganti. "La presenza di drogaggio può interferire con la corretta interpretazione degli stati dei difetti superficiali, che possono essere fondamentali per apprendere le proprietà elettriche delle eterostrutture. Il nostro studio su SrTiO non drogato₃ fornisce caratteristiche imparziali di SrTiO₃  substrato", afferma il prof. Mun I loro risultati sono stati resi disponibili online il 16 settembre 2021 e pubblicati nel Journal of Materials Chemistry C.

Nell'ambiente dell'ossigeno, uno strato di esaurimento degli elettroni si è formato quando gli atomi di Sr nel substrato sono migrati sulla superficie del film per reagire con l'ossigeno e formare uno strato di ossido stabile. Nell'ambiente con deficit di ossigeno a bassa pressione, la formazione di tale strato di impoverimento era limitata poiché lo strato di ossido si formava a causa della riduzione del TiO₂ strato che ha generato elettroni.

In entrambi gli ambienti si è formato uno strato di ossido simile, ma le proprietà elettroniche della struttura differivano poiché lo strato di esaurimento degli elettroni è la chiave per la conduttività della struttura. "Il nostro lavoro mostra chiaramente come le proprietà elettriche dei dispositivi possono essere regolate regolando la popolazione di elettroni vicino alla regione superficiale, che è un risultato molto fondamentale e importante che indica che i futuri dispositivi elettronici possono essere realizzati con la caratterizzazione del materiale a livello atomico", dice il Prof. Mun. "A lungo termine, il nostro studio su SrTiO₃ getterà solide basi per dispositivi elettronici avanzati che ci consentiranno uno stile di vita migliore." + Esplora ulteriormente

Migrazione dell'ossigeno all'interfaccia dell'eterostruttura