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Strontium-Titanoxid Elektronik aus zweidimensionalem Elektronengas

| Redakteur: Dr. Ilka Ottleben

Ein neues Material könnte die Tür zu einer neuen Art der Elektronik öffnen: Forschungsteams der TU Wien konnten in Strontium-Titanoxid ein stabiles zweidimensionales Elektronengas herstellen. Das Material hat vielversprechende Eigenschaften für Halbleiteranwendungen Supraleitung, Thermoelektrizität oder Magnetismus.

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Die Atomstruktur von SrTiO3(110)
Die Atomstruktur von SrTiO3(110)
(Bild: TU Wien)

Wien/Österreich – Normalerweise erzeugt man Mikroelektronik-Bauteile aus Silizium oder ähnlichen Halbleitern. Seit einiger Zeit wird allerdings intensiv an den elektronische Eigenschaften von Metalloxiden geforscht. Sie sind komplizierter, aber genau dadurch hat man auch mehr Möglichkeiten, ihre Eigenschaften zu verändern und genau nach Wunsch anzupassen.

Ein wichtiger Durchbruch gelang nun an der TU Wien: In Strontium-Titanoxid konnte ein stabiles zweidimensionales Elektronengas hergestellt werden. In einer Ebene knapp unterhalb der Oberfläche können sich die Elektronen frei bewegen und dabei unterschiedliche Quantenzustände einnehmen.

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Dadurch bietet sich das Material nicht nur als mögliche Alternative zu gewöhnlichen Halbleitern an, zusätzlich sollen sich auch noch weitere exotische Effekte erzielen lassen, die in Standard-Halbleitermaterialien nicht vorkommen – etwa Supraleitung, Thermoelektrizität oder Magnetismus.

Die äußerste Atomschicht und das Innere von Strontium-Titanoxid

Theoretische Berechnungen und experimentelle Arbeiten gingen bei diesem Forschungsprojekt Hand in Hand: Zhiming Wang aus dem Team von Prof. Ulrike Diebold (Institut für Angewandte Physik, TU Wien) führte die experimentellen Messungen durch, zum Teil auch am Synchrotron des BESSY in Berlin. Zhicheng Zhong aus der Forschungsgruppe von Prof. Karsten Held (Institut für Festkörperphysik, TU Wien) untersuchte das Material in Computersimulationen.

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