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. Недавно 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).

Рис.1. Схема устройства для рисования проводящих проводов. 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 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. Разработанная
методика безусловно пригодится при разработке новых наноэлектронных
устройств. |