p Camadas finas de materiais de óxido e suas interfaces foram observadas na resolução atômica durante o crescimento pela primeira vez por pesquisadores do Centro de Ciências de Materiais Nanofásicos do Laboratório Nacional de Oak Ridge do Departamento de Energia, fornecendo uma nova visão sobre o vínculo complicado entre sua estrutura e propriedades. p "Imagine que você de repente tivesse a capacidade de ver em cores, ou em 3-D, ", disse Sergei Kalinin do CNMS." Isso é o quão perto fomos capazes de olhar para essas interfaces muito pequenas. "

p O artigo foi publicado online em ACS Nano com Junsoo Shin do ORNL como autor principal.

p Um componente da magnetoeletrônica e spintrônica, As interfaces de óxido têm o potencial de substituir dispositivos microeletrônicos baseados em silício e melhorar o poder e a retenção de memória de outras tecnologias eletrônicas.

p Contudo, As interfaces de óxido são difíceis de analisar em escala atômica porque, uma vez que os óxidos são removidos de sua câmara de crescimento, eles ficam contaminados. Para contornar este problema, Os pesquisadores do ORNL liderados por Art Baddorf construíram um sistema único que permite a microscopia de varredura por tunelamento e difração de elétrons de baixa energia para capturar imagens da camada superior do óxido enquanto in situ, ou ainda na câmara de vácuo onde os materiais foram cultivados por poderosos pulsos de laser.

p Muitos estudos de interfaces de óxido semelhantes utilizam um olhar lateral, normalmente alcançada por microscopia eletrônica de transmissão de varredura corrigida de aberração (STEM). A equipe ORNL usou essas imagens transversais para mapear a organização do óxido.

p Contudo, como um sanduíche, interfaces de óxido podem ser mais do que parecem de lado. A fim de observar a camada interativa do óxido superior e inferior, o grupo usou microscopia de tunelamento de varredura para obter uma visão atomicamente resolvida da superfície do óxido, e observou sua evolução durante o crescimento de um segundo filme de óxido no topo.

p "Em vez de ver um plano perfeitamente plano, rede quadrada que os cientistas pensavam que essas interfaces eram antes, encontramos uma ordem atômica diferente e muito complicada, "disse Baddorf." Nós realmente precisamos reavaliar o que sabemos sobre esses materiais. "

p Os óxidos podem ser usados ​​em diferentes combinações para produzir resultados únicos. Por exemplo, isolado, dois óxidos podem ser isolantes, mas juntos a interface pode se tornar condutora. Ao ver a estrutura atômica de um óxido, os cientistas podem acoplar óxidos de maneira mais eficaz para um desempenho ideal em aplicações tecnológicas avançadas, como transistores.

p Kalinin diz que a aplicação correta desses materiais baseados em interface pode abrir novos caminhos para o desenvolvimento de processadores de computador e armazenamento de energia e dispositivos de conversão, bem como a compreensão da física básica que controla esses materiais.

p "Nos últimos 10 anos, houve apenas um progresso limitado no desenvolvimento de tecnologias de informação além do silício, "Kalinin disse." O silício tem limitações que foram alcançadas, e isso motivou as pessoas a explorar outras opções. "

p A resolução atômica de estruturas de interface durante o crescimento do óxido permitirá aos cientistas identificar defeitos de certas combinações populares de óxidos e pode ajudar a estreitar as seleções de óxidos para estimular novas aplicações comerciais ou mais eficientes.