Ossidi funzionali per dispositivi emergenti
La ricerca attuale e l’attenzione del settore sugli ossidi funzionali sono basate sulla loro vasta gamma di applicazioni, compresi i dispositivi di memoria, l’elettronica ad alta frequenza e i dispositivi a microonde sintonizzabili. La caratteristica fondamentale di questi dispositivi è la velocità di commutazione, con i processi di rilassamento lenti che rappresentano un principale svantaggio per il loro uso. Le strutture su nanoscala delle superfici attive e delle interfacce giocano un ruolo cruciale nella funzionalità degli ossidi. Nel progetto EPOFO (“Electron probing of functional oxides”), finanziato dall’UE, gli scienziati hanno studiato l’interfaccia dei difetti strutturali degli ossidi funzionali in configurazioni di dispositivi a film sottile e sondato le carenze di ossigeno alle interfacce. Inoltre, hanno sperimentalmente individuato e valutato le distribuzioni di carica spaziale derivanti da tali difetti che inibiscono le proprietà funzionali alle interfacce e alle superfici. Attraverso queste attività, EPOFO ha cercato di chiarire il ruolo dei difetti strutturali, delle carenze di ossigeno e delle distribuzioni di carica spaziale nel regolare i processi di rilassamento. Per affrontare questioni importanti che regolano le prestazioni dei sistemi di nanoparticelle di ossido funzionale ed eterostrutture a film sottile, il progetto ha valutato le tecniche di microscopia elettronica a trasmissione (TEM). I dati TEM sono stati accuratamente analizzati utilizzando calcoli teorici. La funzionalità catalitica delle nanoparticelle è nota per essere direttamente collegata ai siti superficiali attivi che prendono parte alla reazione. Attraverso la TEM e la spettroscopia della perdita di energia, gli scienziati hanno caratterizzato la superficie di catalizzatori di ossido di perovskite i cui meccanismi di reazione erano rimasti sconosciuti in quel momento. Le conclusioni ottenute attraverso l’analisi della teoria funzionale della densità sono stati importanti, dato che questi catalizzatori sono i migliori contendenti per la sostituzione dei catalizzatori con metalli costosi convenzionali. Altri risultati progetto riguardavano la mancanza di sollecitazione elastica sufficiente per il forte accoppiamento magnetoelettrico all’interfaccia di un sistema ferroelettrico e un sistema ferromagnetico a ossido funzionale. Tuttavia, i risultati hanno confermato una sufficiente attività chimica tra i due ossidi che potrebbe portare alla sintesi di interfacce progettate complesse. EPOFO ha contribuito all’ottimizzazione future strutture di ossido progettate che possono essere implementate con successo nei dispositivi di lavoro futuri. Il controllo su nanoscala delle strutture dovrebbe essere utile per approfondire la velocità del dispositivo di commutazione.
