2-D Metalik İletkenlik için Ayrıştırma Kristalleri
Şekil. Taramalı iletim elektron mikrografisi, atomik yapının dönüşümlü olarak üç katmanlı ve zikzaklı iki tabakalı kalın zincir benzeri plakalarda düzenlendiğini ve öncesinde yarı-1D metalik iletkenliği gösterdiğini göstermektedir. Kredi: Chunlin Chen
2 boyutlu elektron gazı olarak bilinen sadece iki boyutta oldukça hareketli olan elektron tabakaları, daha hızlı ve yeni elektronik cihazlar için kullanılabilen benzersiz özelliklere sahiptir. Araştırmacılar, diğerlerinin yanı sıra süperiletkenler, aktüatörler ve elektronik bellek cihazlarında nasıl kullanılabileceğini görmek için yalnızca 2004 yılında keşfedilen 2-D elektron gazı araştırıyorlar.
Japonya’nın Tohoku Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, kısa süre önce uluslararası meslektaşlarıyla birlikte, ilginç 2 boyutlu iletken özellikler gösteren bir grup perovskitle ilgili malzemenin atomik yapısını tanımladılar. Malzemeler stronsiyum, niyobyum ve oksijen atomlarından yapılmıştır ayrıca malzemeler perovskit’ten türetilmiş katmanlı bir yapıya sahiptir. Bu stronsiyum niobat bileşikleri, yarı-tek boyutlu metalik iletkenliklerinden ötürü öncü elektronikler geliştirmek için umut vaat etmektedir.
Tohoku Üniversitesi’nin Zürih Araştırma Laboratuvarı’ndan Johannes Georg Bednorz’la yapılan Materyal Araştırmaları İleri Araştırma Enstitüsü’nden Yuichi Ikuhara ve arkadaşları, stronsiyum niobatlarına oksijen atomlarının eklenmesinin iletkenliklerini nasıl etkilediğini öğrenmek için teorik hesaplamalar ile birlikte atom-çözümlü taramalı iletim elektron mikroskobu kullandılar. Oksijen atomlarının konsantrasyonuna bağlı olarak dört farklı materyal oluşturuldu.
Araştırmacılar, malzemelerin üçünün elektriği iletirken, dördüncü malzemenin yalıtkan olduğunu buldular. Atomik ölçekte, malzemelerin dönüşümlü zincir benzeri ve zikzak levhalardan oluştuğunu keşfettiler. Oksijen atomlarının konsantrasyonuna bağlı olarak, zincir benzeri plakalar bazen aynı malzeme içinde değişen iki, üç veya dört kat kalınlığındaydı. Zikzak levhalar tüm malzemelerde yalıtım tabakalarıydı, zincir benzeri plakalar ise dört malzemeden üçünde tabakalar oluşturuyordu.
Ekip, materyal içindeki yerel elektriksel iletkenliğin doğrudan katmanlarda niobate octahedra’nın şekillerine bağlı olduğunu belirlemiştir. Niyobyumun pozitif iyonları niobate octahedra merkezlerine doğru yer değiştirdiğinde, yerel bir iletkenlik doğası uyarılmıştır.
2-D iletken tabakalar, iki izolatör arasında bir arayüz yaparak yaygın olarak oluşturulmaktadır. Araştırmacılar, ACS Nano dergisinde yayınlanan çalışmalarında, 3-D iletken malzemeyi yalıtım katmanları ile ayrılmış 2-D iletken tabakaların yığınlarına ayırmak suretiyle aynı hedefe ulaşmak mümkün olacaktı. Bu, 2 boyutlu elektrik iletken malzemelerin ve cihazların geliştirilmesinde uygulamalara yol açabilir.
Kaynak : phys.org
