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层,而不限制:提前使研究人员能够堆叠随意复合氧化物

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标签: 2020, 学院, 新闻

Photo of 昌范EOM, Shane Lindemann and Mark Rzchowski

不再是不同的原子结构的限制因素:研究人员的提前其中通过多个层提供了一个平台,可以他们现在复合氧化物材料在任何可以想象的组合。在皇冠体育(备用网站),研究人员包括昌范EOM(高级合着者,皇冠体育app和物理学教授),肖恩 - 林德曼(共同第一作者,在材料科学和工程博士学位的学生),以及马克rzchowski (物理学教授),等等。信用:蕾妮MEILLER。

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在技​​术领域,复合氧化物“奇迹”材料可具有宽的电,磁和光学性能即阵列。其结果是,他们可以实现新一代电子产品,数据存储,传感,能源技术,生物医学设备以及许多其它应用。

堆叠超薄单晶复合氧化物层,或由几何上布置的那些原子,使研究人员能够创建新的混合异质结构具有多个属性和功能。现在,一个革命性的平台工程师在美国皇冠体育app(备用网站)的开发和麻省理工学院将帮助实现这些堆的研究人员几乎无限的组合。

在前进的团队公开细节 二月5,2020年,该杂志的问题 性质.

外延是有序沉积在彼此顶部的材料的过程。研究人员的新平台克服了常规的一个重大挑战外延-使得每个新的复合氧化物层必须与下层的原子结构密切兼容。它有点像乐高积木堆叠:在一个块底部的孔必须对准凸起的圆点在另一个之上。如果有不匹配,块将无法正常结合在一起。

Images of single-crystal oxides
生长单晶氧化物层的电子元器件,需要相邻层互锁像积木。一种新的方法抛出这种限制,产生用于数据存储,感测,能源技术,生物医学装置和许多其他应用的新功能。昌范EOM的照片礼貌。

“传统方法的好处是,你“可以在基板上培养单晶完美,但你有一个限制,说:” 昌范EOM,教授 皇冠体育app 在皇冠体育app(备用网站)物理学。 “当你成长的下一个材料的结构必须是相同的,一定是你的原子间距等。这是一个约束和超出限制,它没有发育好。“

几年前,一队麻省理工学院的研究开发一种替代方法。 jeehwan导致通过Kim,在MIT在机械工程和皇冠体育app副教授,组加入称为石墨烯独特的中间煤材料的超薄层,则外延用于顶上半导体材料生长的薄层。只有一个分子厚,石墨烯的作用就像一个剥离式背衬由于弱结合ITS。研究人员可以在半导体从石墨烯移除层和什么保持是独立式的半导体材料的超薄片。

EOM是复合氧化物材料的世界级专家,并说他们正密谋,因为他们有广泛的可调性,包括在一个多属性装备,很多其他材料没有的。

所以这是有道理的剥脱技术应用于复合氧化物,这是更具挑战性增长和整合。 “如果你有这样的剪切和粘贴的增长和消除,加之投入单晶氧化物材料一起的不同功能,提供一个用于设备和做科学一个巨大的可能性,说:” EOM,WHO连接用机械在麻省理工学院的工程师在2014年休假那里。

所述EOM和研究小组金及其组合的专门知识来创建超薄单晶复合氧化物层,再次使用石墨烯作为剥离式的中间体。更重要的是,然而,他们征服到不可逾越的障碍先前中晶体结构的差异,在不同的集成复合氧化物的材料。 “磁材料具有一种晶体结构,而压电材料具有另一种”,EOM表示。 “所以你就不能生长他们在彼此的顶部。当您尝试种植他们,也许会变成凌乱。现在我们可以单独生长层,剥离其关闭,并整合他们。“

在他们的研究中,研究小组证实使用材料技术的功效:如钙钛矿,尖晶石和石榴石,其中数人。它们还可以堆叠单复合氧化物材料和半导体。

该平台礼物的研究人员有机会在学习方式从来没有他们之前。 “这开辟了新的科学的研究,在去过,因为我们不能长大呢,过去从来没有可能的可能性,” EOM说。 “这些堆积是不可能的,但现在是可以想像的材料无穷的组合。现在我们可以把它们放在一起。“

另外,提前甩门大开新材料利用功能,可以使在未来技术的巨大进步。 “什么医生。已经做了EOM和他的同事已经使我们能够完美的材料基本上任意栈层无质量材料的任何损失,说:“埃文runnerstrom,在陆军研究办公室材料的设计项目经理资助了这项研究的哪一部分。 “这种进步,这将使用传统的薄膜生长技术是不可能的,扫清了道路为材料无限的可能性几乎设计。创造完美耦合接口,而复杂的材料的废话类使全新的行为可能和可调性,这有可能被利用于通信新军的能力,可重新配置的传感器,低功耗电子和量子信息科学的能力。“

EOM是雷蒙德河霍顿教授和椅子西奥多小时。 Geballe教授在皇冠体育app和物理学在皇冠体育app(备用网站)。

hyungwoo李和巴蒂尔的林德曼皇冠体育app(备用网站)和炫秒。琴和Sunggyu麻省理工学院所有的金到纸张上同样做出了贡献。其他作者包括皇冠体育app(备用网站)物理学教授和Julian艾文·秒。 rzchowski。其他作者包括麻省理工学院孔维,关乔,陈鹏,Jaewoo垫片,相勋培,Chanyeol财,路易吉ranno,seungju SEO,读桑戈,杰克逊鲍尔和Caroline一个。罗斯。六月赫包括其他作家读韩国原子能研究所,斋园谢和达雷尔克。康奈尔大学的Schlom,思鲁提萨勃拉曼尼亚和约书亚一个。宾夕法尼亚州立大学,在中国中山大学附属华山里的罗宾逊,以及kyusang李弗吉尼亚大学。

该小组在麻省理工学院和皇冠体育(备用网站) - 麦迪逊大学确认由DARPA(DARPA)的支持(奖号027049-00001,W。车夫和j。Gimlett)。在威斯康星 - 麦迪逊大学的工作是由军队的支持还通过W911NF-17-1-0462研究资助局。

作者: 蕾妮MEILLER