Когда форма определяет структуру или STO – это непроСТО!
Сотрудники Института физики КФУ сделали большой шаг вперед в понимании необычных свойств титаната стронция – важного материала электроники
Тонкопленочные технологии, в которых функциональные свойства материалов обеспечиваются слоями, имеющими иногда толщину в несколько атомов, делают возможной работу многих современных устройств. Это и процессоры в компьютерах и гаджетах, мониторы и экраны смартфонов, и емкие аккумуляторы, и устройства хранения информации. Основой для тонких пленок служат подложки – как правило, тонкие (менее одного миллиметра в толщину) пластинки из материалов, отличных от материала пленки. Свойства тонких пленок во многом определяются структурой подложки. Одним из широко используемых материалов подложек является титанат стронция – соединение с химической формулой SrTiO3 (STO).
Инженер Центра квантовых технологий КФУ Булат Габбасов в рамках работы над своей кандидатской диссертацией занимается исследованиями этого материала. Свойства STO в значительной степени определяются симметрией кристаллической структуры. По данным литературы при комнатной температуре STO – это кристалл с высокой кубической симметрией, то есть кристалл титаната стронция как из кирпичиков сложен из элементарных ячеек, каждая из которых является правильным кубом. Однако работа группы ученых под руководством ведущего научного сотрудника Центра квантовых технологий Юсупова Романа Валерьевича, в которую входит Булат, показала, что все не так просто!
В результате исследования кристаллов STO различной формы методами электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) был обнаружен поразительный факт - форма образца титаната стронция определяет его внутреннюю симметрию. Так, в тонких, в десятые доли миллиметра толщиной, пластинках и столбиках симметрия понижается до тетрагональной (одноосной) со структурой, которая не наблюдалась в SrTiO3 ранее (каждая элементарная ячейка из куба превращается в параллелепипед). Экспериментальные данные, представленные нашими учеными совместно с коллегами из Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе (г. Санкт-Петербург) и Института физики в Праге в недавней статье в журнале Europhysics Letters (EPL), убедительно это доказывают.
Полученные результаты имеют большое научное и практическое значение. Во многих случаях не так важна величина искажения, как само его наличие. Понижение симметрии открывает возможность реализации явлений, которые запрещены в кубической структуре. Управляя величиной искажения структуры подложек, можно изменять характеристики осаждаемых на них тонких пленок, и таким образом, разрабатывать на их основе новые электронные устройства, миниатюрные сенсоры и датчики.