Оксиды со структурой перовскита демонстрируют самые разнообразные свойства, включая сегнетоэлектричество, колоссальное магнитосопротивление, высокотемпературную сверхпроводимость и пр.
Граница раздела между двумя такими оксидами может быть как проводящей, так и диэлектрической - в зависимости от типа формирующих ее атомных слоев [1]. В работе [2] ученые из США (University of Pittsburgh; Naval Research Laboratory) и Германии (University of Augsburg) показали, что на такой границе можно "рисовать" проводящие участки, а затем при необходимости "стирать" их, как ластиком. В качестве "бумаги" они использовали границу раздела между диэлектриками SrTiO3 и LaAlO3, тогда как функцию "карандаша" выполняла игла атомного силового микроскопа (AFM). При этом подложка SrTiO3 заканчивалась слоем TiO2, а толщина пленки LaAlO3 составляла ровно три периода элементарной ячейки c (вставка к рисунку).
Схема устройства для рисования проводящих проводов [2].
Стрелка показывает направление движения иглы AFM. На вставке изображена последовательность чередования атомных слоев вблизи границы раздела SrTiO3/LaAlO3
Такая граница практически не проводит электрический ток. Но при подаче положительного напряжения на иглу AFM и движении этой иглы вдоль поверхности пленки от одного электрода к другому (см. рисунок) между этими электродами начинает протекать ток, что говорит о формировании проводящей дорожки. Если теперь подать на иглу отрицательное напряжение и пересечь ею дорожку в перпендикулярном направлении, то проводимость вновь исчезает - дорожка оказывается "разрезанной".
Это происходит при перемещении иглы всего на ~ 3 нм, что дает оценку характерной ширины проводящей дорожки. Причиной обнаруженного в [2] эффекта является, по-видимому, инжекция электронов из иглы и/или смещение электрического заряда при ее воздействии. Возможно, определенную роль играет и адсорбция кислорода или других анионов. Интересно, что эксперименты с пленками LaAlO3 толщиной в две и четыре элементарные ячейки дали отрицательный результат. Развитая методика очень пригодится при разработке новых наноэлектронных устройств.
Автор - Л. Опенов