Tin KH & CN Thế giới

Một bước tiến hướng tới sự phát triển các thiết bị bán dẫn đa chức năng (18/04/2012)

Các nhà nghiên cứu Pháp đã chế tạo thành công một lớp dẫn điện trên bề mặt của strontium titanate (strontium titanate là một oxit stronti và titan có công thức hóa học SrTiO₃), một vật liệu đầy hứa hẹn để phát triển những ứng dụng vi điện tử trong tương lai. Các oxit kim loại chuyển tiếp như SrTiO₃ được xem như vật liệu thay thế tiềm năng cho silicon, thành phần chính được sử dụng để sản xuất các thiết bị bán dẫn hiện nay. Điều đáng chú ý là mặc dù SrTiO₃là một vật liệu cách điện nhưng giao diện của nó với các oxit cách điện khác (LaAlO₃ or LaTiO₃) lại tạo thành những kim loại hai chiều. Những kim loại này vừa là chất dẫn điện tốt vừa mang nhiều thuộc tính nổi trội của oxit kim loại chuyển tiếp như tính siêu dẫn, từ điện trở và nhiệt điện. Tuy nhiên có một trở ngại lớn về kỹ thuật sản xuất giao diện của những oxit này.

Mức năng lượng lượng tử (được chỉ ra ở đây là một mô hình tăng) của khí điện tử hai chiều xảy ra trên bề mặt của vật liệu cách điện SrTiO3.

Bằng cách phá vỡ một mảnh SrTiO₃ trong chân không, các nhà nghiên cứu thuộc đại học Paris-XI và CNRS1 đã bất ngờ tạo ra khí điện tử kim loại hai chiều, do đó tránh được những trở ngại kỹ thuật trong việc sản xuất giao diện. Khí điện tử này, quan sát được nhờ sử dụng kỹ thuật chuẩn phổ phát xạ phân giải góc (angle-resolved photoemission spectroscopy – ARPES), có độ dày 2 nanomet và là một thành phần tạo nên vật liệu. Đây là một bước tiến trong lĩnh vực oxit điện tử cho phép tích hợp đa chức năng trong một thiết bị vi điện tử. Quá trình này đơn giản và ít tốn kém, trong đó SrTiO₃  không độc hại và các thành phần của nó sẵn có trong tự nhiên.

Trưởng nhóm nghiên cứu Andrés Santander cho biết, “phát hiện này đáng chú ý không chỉ vì nó có thể mang lại nhiều ứng dụng thú vị hơn như bộ nhớ sắt điện bất khả biến hay mạch màn hình cảm ứng trong suốt, mà còn vì phát hiện này là kết quả của một quan sát ngẫu nhiên trong nghiên cứu cơ bản, cho thấy tầm quan trọng của việc trao cho các nhà khoa học quyền tự do khám phá tất cả những khía cạnh của các hiện tượng tự nhiên”.

Nguồn: Viện KH&CN Việt Nam