Nano-sandwich: het beleg maakt het verschil
Onvermoede eigenschappen dankzij slimme stapeling atoomlagen
Dat materialen onvermoede eigenschappen kunnen krijgen door ze te
fabriceren van gestapelde, ultragladde laagjes van afzonderlijke
materialen, is al bijzonder: juist op de grens tussen de laagjes
`gebeurt het'. Dat de volgorde van stapelen daar nog een dimensie aan
toevoegt, hebben onderzoekers van het MESA+ Instituut voor
Nanotechnologie van de UT, de stichting FOM en de Universiteit van
Antwerpen nu aangetoond. In een juist gekozen sandwich van materialen
gaan de grensvlakken elkáár beïnvloeden en kunnen ze stroom geleiden
of juist isoleren. De onderzoekers publiceren hun bevindingen in het
julinummer van het vakblad Nature Materials, dat de resultaten nu al
op haar website publiceert.
De onderzoekers tonen de nieuwe geleidingseigenschappen aan door
ultradunne lagen strontiumtitanaat (SrTiO ) en lanthaanaluminaat
(LaAlO ) te `sandwichen': ze worden uiterst nauwkeurig om en om
gestapeld via een aan de UT ontwikkelde laser depositietechniek.
Hierbij zijn twee type grensvlakken mogelijk: LaO-TiO en
AlO -SrO. Het eerste grensvlak gedraagt zich als een metallische
geleider, terwijl de andere juist isolerend is. De atomaire stapeling
van het grensvlak maakt dus het verschil.
Hoge mobiliteit
Geplaatst in elkaars nabijheid blijken de grensvlakken elkaar
elektronisch te beïnvloeden. Met elektrische metingen hebben de
onderzoekers gevonden dat voor afstanden minder dan 6 zg.
eenheidscellen, ongeveer 2,3 nanometer, de geleiding van het
LaO-TiO grensvlak gradueel afneemt. Dit is nauwkeurig bestudeerd tot
een afstand van slechts een enkele eenheidscel (niet meer dan ongever
0.4 nanometer). Daarbij werd vastgesteld dat de afname van de
geleiding volledig kan worden toegeschreven aan een afname van de
dichtheid van mobiele ladingsdragers. De hoge mobiliteit van de
ladingdragers bleef bij deze sub-nanometer dimensies wèl gelijk. Dat
maakt de vinding interessant om een nieuw type transistor te
ontwikkelen die werkt met het fenomeen van grensvlakgeleiding.
Vervolgonderzoek moet uitwijzen hoe de eigenschappen reageren op
invloeden `van buiten' zoals een aangelegd elektrisch veld of
ingestraald licht.
Het onderzoek aan het MESA+ Institute for Nanotechnology van de UT is
mede-gefinancierd door NWO (de VICI-subsidie die Dave Blank in 2003
ontving), de Stichting FOM, het nationale NanoNed programma en de
European Science Foundation.
Het onderzoek voor het artikel `Electronically coupled complementary
interfaces between perovskite band Insulators', te verschijnen in
Nature Materials (www.nature.com/nmat) is verricht door de
UT-onderzoekers Mark Huijben, Guus Rijnders, Dave Blank, Alexander
Brinkman en Hans Hilgenkamp en door Sara Bals, Sandra van Aert, Jo
Verbeeck en Gustaaf van Tendeloo van de Universiteit Antwerpen
(Electron Microscopy for Materials Research). Het promotieonderzoek
van Mark Huijben is gefinancierd door de stichting FOM (programma `Lab
zonder Muren').
Scanning transmissie elektron microscopieopname van de atomaire
stapeling. a, Opname van een LaAlO3/SrTiO3 superstructuur. Het gebied
binnen het witte kader is gebruikt om de atomaire stapeling te
bestuderen. b, Resulterende opname en atomaire representatie. De
complementaire grensvlakken zijn aangegeven met A en B.
Artist impression (Jeroen Huijben, UT) van de geleidende grensvlakken
Meer informatie bij prof.dr.ing. Dave H.A. Blank, leerstoel Inorganic
Materials Science faculteit Technische Natuurwetenschappen en MESA+
Institute for Nanotechnology, Universiteit Twente, tel (053) 4893121
De illustraties zijn ook op te vragen bij Wiebe van der Veen
Top
Laatst gewijzigd op 22-06-2006 14:05:33 door Webmaster
Universiteit Twente