Pesquisadores da TU Delft, A Cornell University e a University of Cagliari relatam um método interessante para transformar um material altamente isolante em um sistema altamente condutor. O processo envolve a combinação de três óxidos de metal diferentes em uma interface afiada. Eles publicaram recentemente suas descobertas em Materiais e interfaces aplicados ACS .

Autor principal Giordano Mattoni, Estudante de doutorado na TU Delft, diz, "Nossas descobertas são uma forte prova da crescente importância dos óxidos complexos, que poderia ser usado na eletrônica do futuro. Um marco fundamental no uso desses materiais em eletrônica foi alcançado em 2004, quando foi descoberta a formação de um sistema eletrônico bidimensional (2DES) na interface entre os isoladores LaAlO3 (LAO) e SrTiO3 (STO). "

Os materiais de óxidos complexos oferecem muitas características que não podem ser alcançadas com a eletrônica atual baseada em silício. Supercondutividade, ferroeletricidade e magnetismo são apenas alguns dos muitos fenômenos interessantes que são observados em óxidos complexos. Embora o caminho para o uso industrial desse material ainda seja longo, o trabalho dos pesquisadores da TU Delft é uma prova significativa do potencial das interfaces de óxido.

As interfaces entre óxidos complexos constituem um playground único para sistemas eletrônicos bidimensionais (2DES), onde a supercondutividade e o magnetismo podem surgir de combinações de isoladores. A formação de um sistema de elétrons bidimensional na interface entre os isoladores STO e LAO está entre os efeitos mais intrigantes na eletrônica de óxidos. A camada condutora que se forma tem um caráter fortemente bidimensional (é um plano de elétrons, cerca de 10 nanômetros de espessura), e apresenta uma mobilidade eletrônica muito alta e uma forte magnetorresistência.

A origem deste 2DES é uma questão de longa data, e resultados recentes indicam que o controle da formação de defeitos pontuais é crucial para a realização de sistemas eletrônicos de alta qualidade. "Um material promissor para melhorar as propriedades do sistema eletrônico nas interfaces LAO / STO, é o óxido de metal WO3, "diz Mattoni." Este material pode hospedar espaços vazios e átomos intersticiais, É por isso que é frequentemente utilizado em aplicações eletroquímicas e dispositivos eletrocrômicos. Neste trabalho, demonstramos, pela primeira vez, como as camadas de WO3 podem controlar efetivamente o perfil de defeitos, induzindo uma alta mobilidade 2DES nas heteroestruturas WO3 / LAO / STO. "

Os resultados experimentais ressaltaram o WO3 como um dopante muito eficiente para interfaces de óxido. A partir dos resultados descritos em seu artigo, os pesquisadores acreditam que as camadas de WO3 serão usadas para projetar novos sistemas de elétrons condutores em outros materiais óxidos. O trabalho é, portanto, um passo importante em direção ao surgimento da futura eletrônica de óxidos complexos.