03年2023月XNUMX日（
Nanowerkニュース) ミネソタ大学ツインシティーズが率いる科学者とエンジニアのチームは、薄膜を作るための新しい方法を開発しました
灰チタン石 酸化物半導体は、光、磁場、電場などの刺激に反応して変化する独自の特性を持つ「スマート」材料のクラスです。 この発見により、研究者はこれらの特性を利用し、他の新しいナノスケール材料と組み合わせて、センサーなどのより優れたデバイスを作成することができます。
スマートテキスタイル、およびフレキシブル エレクトロニクス。 論文は
科学の進歩 (
「自立型エピタキシャル SrTiO3 ハイブリッド分子線エピタキシーを用いたリモートエピタキシーによるナノ膜」）。 薄膜の形で材料を製造することで、電子デバイス用の小さな部品に組み込むことが容易になります。 多くの薄膜は、エピタキシーと呼ばれる技術を使用して作られます。これは、材料の原子を基板またはある種のテンプレートに配置して、材料の薄いシートを一度に XNUMX 原子層ずつ作成することで構成されます。 ただし、エピタキシーによって作成されたほとんどの薄膜は、ホスト基板に「スタック」しており、用途が制限されています。 薄膜が基板から切り離されて自立膜になると、はるかに機能的になります。 ミネソタ大学主導のチームは、特定の金属酸化物 (チタン酸ストロンチウム) の膜を首尾よく作成する新しい方法を発見し、その方法は、過去に自立型金属酸化物膜の合成を悩ませてきたいくつかの問題を回避します。 「私たちは、ほぼすべての酸化物材料から自立膜を作成し、それを剥がしてから、必要な対象物に移すことができるプロセスを作成しました」と、この論文の上級著者でシェル教授の Bharat Jalan 氏は述べています。ミネソタ大学化学工学および材料科学科の議長。 「現在、これらの材料を他のナノスケール材料と組み合わせることで、これらの材料の機能性から利益を得ることができます。これにより、さまざまな高機能で高効率のデバイスが可能になります。」 「スマート」酸化物材料の自立膜を作ることは、次のような XNUMX 次元材料とは異なり、原子が XNUMX 次元すべてで結合しているため、困難です。
グラフェン. 酸化物材料で膜を作成する 2 つの方法は、リモート エピタキシーと呼ばれる技術を使用することです。これは、基板と薄膜材料の間の中間層としてグラフェンの層を使用します。 このアプローチにより、薄膜酸化物材料が薄膜を形成し、テープのように基板から剥がされ、自立膜が作成されます。 ただし、金属酸化物でこの方法を使用する際の最大の障壁は、材料中の酸素が接触時にグラフェンを酸化し、サンプルを台無しにすることです。 ミネソタ大学の Jalan の研究室で開発された技術であるハイブリッド分子線エピタキシーを使用して、研究者は、既に酸素に結合しているチタンを使用することで、この問題を回避することができました。 さらに、彼らの方法では、自動ストイキ制御が可能であり、組成を自動的に制御できます。 「グラフェンが酸化されないようにしながら、複合酸化物を作成できる新しい方法があることを、私たちは初めて、そしていくつかの実験を行うことによって最終的に示しました。 これは合成科学における大きなマイルストーンです」とジャランは言いました。 「そして、自動化学量論制御でこれらの複合酸化物膜を作る方法ができました。 誰もそれを行うことができませんでした。」 Jalan のチームの材料科学者は、ミネソタ大学の電気およびコンピューター工学科の Steven Koester 教授の研究室の工学研究者と密接に協力しました。 「これらの複合酸化物は、多くの非常に重要な生来の機能を持つ幅広い種類の材料です」と、この研究の上級著者であり、ミネソタ大学ツインシティーズのミネソタ ナノ センターの所長でもある Koester 氏は述べています。 「今では、それらを使用して、電子デバイス用の非常に小さなトランジスタを作成したり、柔軟なセンサー、スマート テキスタイル、不揮発性メモリなど、他のさまざまな用途に使用したりすることを検討できます。」
