À medida que nossos estilos de vida se tornam arraigados em eletrônicos flexíveis, dispositivos inteligentes, inteligência artificial, internet das coisas, etc., componentes eletrônicos de alto desempenho que podem realizar coleta, processamento e execução de dados em alta velocidade se tornam uma necessidade. Certas perovskitas são estruturas cristalinas que podem ser alternativas promissoras aos componentes baseados em silício para essas aplicações eletrônicas de próxima geração. Sua estrutura cúbica os torna ideais para uso como base para o crescimento de filmes de óxido para formar heteroestruturas com propriedades elétricas únicas. As propriedades dessas heteroestruturas dependem da transferência de carga na camada interfacial entre o substrato de perovskita e a camada de óxido. Essa transferência de carga pode ser manipulada por dopagem ou pelo processo de fabricação.
Agora, pesquisadores da Coréia, liderados pelo Prof. Bongjin Simon Mun do Instituto de Ciência e Tecnologia de Gwangju, usam espectroscopia de fotoelétrons de raios-X à pressão ambiente (AP-XPS) e difração de elétrons de baixa energia (LEED) para investigar como as condições de fabricação (recozimento em um ambiente rico em oxigênio e um déficit de oxigênio, ambiente de baixa pressão) para um determinado material de perovskita, SrTiO₃ —um dos substratos mais populares para o crescimento de filmes de óxido—afeta sua superfície não dopada e a camada interfacial resultante da heteroestrutura.

Ao usar uma superfície não dopada, os pesquisadores queriam examinar as mudanças que ocorrem na superfície do substrato sem a interferência dos dopantes. "A presença de dopagem pode interferir na interpretação correta dos estados de defeitos da superfície, o que pode ser fundamental para apreender as propriedades elétricas das heteroestruturas. Nosso estudo sobre SrTiO₃ não dopado fornece características imparciais de SrTiO₃  substrato", diz o Prof. Mun Suas descobertas foram disponibilizadas on-line em 16 de setembro de 2021 e publicadas no Journal of Materials Chemistry C.

No ambiente de oxigênio, uma camada de depleção de elétrons formada à medida que os átomos de Sr no substrato migram para a superfície do filme para reagir com o oxigênio e formar uma camada de óxido estável. No ambiente de déficit de oxigênio de baixa pressão, a formação de tal camada de depleção foi limitada, pois a camada de óxido foi formada devido à redução do TiO₂ camada que gerou os elétrons.

Em ambos os ambientes, uma camada de óxido semelhante foi formada, mas as propriedades eletrônicas da estrutura diferiram, pois a camada de depleção de elétrons é fundamental para a condutividade da estrutura. “Nosso trabalho mostra claramente como as propriedades elétricas dos dispositivos podem ser ajustadas ajustando a população de elétrons perto da região da superfície, o que é um resultado muito fundamental e importante, indicando que futuros dispositivos eletrônicos podem ser realizados com caracterização de materiais em nível atômico”, disse. diz o Prof. Mun. "A longo prazo, nosso estudo sobre SrTiO₃ estabelecerá uma base sólida para dispositivos eletrônicos avançados que permitirão um estilo de vida melhor para nós." + Explore mais

Migração de oxigênio na interface de heteroestrutura