Открыт новый способ управлять электронными свойствами материалов с помощью кислорода

У отельеров и материаловедов на самом деле много общего: те и другие ищут способ контролировать возможности с помощью управления вакансиями.

Исследователи из Аргоннской национальной лаборатории при Министерстве энергетики США выяснили, что с помощью слабого электрического тока можно вводить кислородные пустоты или вакансии, что существенно изменяет проводимость тонких оксидных пленок.

Результаты опубликованы в издании Nature Communications.

Открытие помогает понять, как работают эти материалы, и как они могут быть полезными для новой электроники, катализаторов и др.

В поиске новшеств

Ученые постоянно ищут какие-либо необычные поведения в материалах, которые могут привести к созданию новых технологий. Именно по этой причине в последнее время массу внимания привлекают оксиды — чередуют состояние между изолятором и проводником, становятся магнитами или даже сверхпроводниками, то есть отлично проводят электричество без каких-либо потерь.

Считается, что некоторые из этих свойств имеют отношение к кислородным вакансиям. Структура оксида — повторяющаяся кристаллическая решетка с натыканными повсюду атомами кислорода, однако иногда встречаются пустоты, где атомов просто нет.

Самый постой способ образования кислородных вакансий — нагревание материалов или удаление кислорода из среды.

— Однако необходимость контролировать газовое окружение ограничивает то, где и когда можно изменить свойства материала, заявил материаловед Джефф Истмен.

Проводимость удвоилась

Ученые решили выяснить, можно ли управлять вакансиями каким-то другим путем.

Для этого был создан двухслойный материал: кристаллический слой оксида индия на поверхности стабилизированного иттрием циркония. После воздействия небольшим электрическим полем ученые на границе двух слоев наблюдали признаки двукратной электрической проводимости. Эффект оказался обратимым: без электрического поля все вернулось к прежнему состоянию.

— Применение этому можно найти как в электронике, так и в создании катализаторов, например, для ускорения расщепления воды или углекислого газа, заключил Истмен.

Теперь исследователи собираются поискать подобные эффекты и в других материалах.