Материалы для следующего поколения электроники должны будут работать в более компактных и энергоэффективных устройствах, чем это возможно сегодня. Новое исследование представляет важный шаг в этом направлении. Оно демонстрирует, что свойства тонкопленочных материалов можно контролировать на уровне составляющих их индивидуальных частиц.

В эксперименте, о котором рассказывает публикация в Physical Review Letters, ученые исследовали сконструированный ими композитный материал, который был образован из чередующихся сверхтонких слоев оксида неодима/титана (NdTiO₃) и оксида титана/стронция (SrTiO₃). Они продемонстрировали возможность генерировать электрический ток на границах раздела между этими непроводящими слоями и контролировать его.

Комбинирование данных рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии и теоретического моделирования позволило авторам из Университета Миннесоты получить представление о том, как внешние факторы и изменение условий выращивания плёнок воздействуют на электронную среду, окружающую атомы титана. Затем они измерили электронные характеристики многослойной структуры образца и интерпретировали их с учётом точной информации о валентности и диэлектрическом окружении атомов титана в различных слоях.

В результате исследования прояснились важные закономерности формирования двумерного электронного газа, концентрацию носителей в котором можно управляемо доводить до достаточно высокого уровня для реализации следующего поколения сверхминиатюрных транзисторов.