Американские учёные надеются использовать изоляторы Мотта в качестве элементов будущих транзисторов и особо быстрой и энергоэффективной памяти.

Напомним: изоляторы Мотта — это основном оксиды металлов, которые могут переходить от изолирующего к проводящему состоянию — причём переходить контролируемо.

При всём том собственно механизмы контроля над изоляторами Мотта пока остаются их ахиллесовой пятой, так как просто очень слабо исследованы.

Учёные во главе с Цзянь Лю (Jian Liu) из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли (США), попробовав дополнить арсенал методов контроля таких материалов эпитаксиальным способом, утверждают, что он уже достиг того уровня, который позволяет применить его в новых устройствах.

Рис. 1. Эпитаксиальные несовпадения между слоями атомов в ультратонких плёнках никелатов можно использовать для тонкой настройки «энергетического ландшафта» изоляторов Мотта. (Иллюстрация авторов работы).

В экспериментах применялись перовскиты на основе никеля — никелаты. Особо тонкая плёнка из неодимового никелата подвергалась физическому воздействию — то усиливавшемуся, то ослабевавшему натяжению.

В результате расстояние между ионами материала менялось, он переходил из проводящего состояния в диэлектрическое, и наоборот. Любопытно и то, что в 6-нанометровой плёнке таким же способом оказалось возможным управлять не только проводимостью, но и магнитным состоянием.

«Магнетизм — ещё один признак моттовских изоляторов, что часто идёт рука об руку с диэлектрическим состоянием в них и является отличительной чертой всего класса материалов, — поясняет г-н Лю. — Большой сложностью является то, что основная часть изоляторов Мотта, включая никелаты, антиферромагнитны по свойствам и макроскопически ведут себя как немагнитные материалы. Изучая их на мощной рентгеновской установке ALS 8.0.1, мы смогли напрямую отследить эволюцию магнитных свойств в наших тонких плёнках, попутно настраивая переход материала от металла к изолятору».

Результаты исследований, по словам учёных,

позволяют лучше понять физику, которая стоит за магнитными свойствами никелатных плёнок, и указывают на потенциальные применения магнетизма в новых «моттронных» устройствах.