Ученые из США создали тонкопленочный материал, который под воздействием слабого электрического напряжения становится то металлом, то полупроводником.
Причем материал остается в одной конфигурации, пока его не переключат обратно. Это открытие перспективно для создания нового типа памяти, которая сохраняется при отключении питания, сообщает MIT news по повод публикации оригинального исследования в журнале Nano Letters.
Новый материал который разработали доцент Массачусетского технологического университета Билг Йылдыз (Bilge Yildiz) и ее студент Циян Лу (Qiyang Lu), состоит из кобальтита стронция — SrCoOx. Обычно структурная фаза материала контролируется составом, температурой и давлением. В данной случае ученые впервые продемонстрировали, что электрическое смещение может переключать материал между двумя фазами, регулируя концентрацию атомов кислорода для единичной ячейки структуры.
Одна из этих фаз молекулярной структуры называется перовскит. Для нее нужно больше атомов кислорода, чтобы образовать тугую клеткоподобную кристаллическую структуру. Другая фаза — броммиллерит — образуется при низкой концентрации кислорода.
Две формы материала обладают очень разными химическими, электрическими, магнитными и физическими свойствами. Ученые выяснили, что материал может переключаться между двумя формами под очень малым напряжением — примерно 30 милливольт (0,03 вольт). Когда материал переключен в одну из конфигураций, он остается стабильным, пока снова не приложить к нему напряжение.
В экспериментах ученые помещали тонкую пленку кобальтита стронция в фазе броммиллерита в субстрат из стабилизированного иттрием циркона. К этой конструкции прикладывали напряжение и наблюдали, как атомы кислорода проникали в материал. Для фиксации состояния материала ученые использовали рентгеновский дифрактометр в Центре наук о материалах и инженерии MIT.
Сейчас ученые пытаются лучше изучить электрические свойства материала в разных конфигурациях и распространить свой новый метод на работу с другими оксидами.
Кобальтит стронция — это пример материала из класса переходных металлических оксидов. Их исследуют, чтобы создавать новые материалы для множества применений, включая электроды в топливные ячейки, газоразделительные мембраны и электрические устройств, такие как мемристоры. То, что для переключения между состояниями нужно прилагать маленькое напряжение, открывает перед такими материалами большие перспективы.