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Recurso de 19 de julho de 2023

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por Ingrid Fadelli, Tech Xplore

O titanato de estrôncio (SrTiO3), um óxido de estrôncio e titânio com estrutura de perovskita, tem muitas propriedades vantajosas, incluindo acoplamento spin-órbita, ajuste elétrico e supercondutividade não convencional. Comparada à supercondutividade de metais convencionais, como alumínio ou nióbio, a supercondutividade do SrTiO3 persiste em baixas densidades eletrônicas, nas quais pode ser controlada através da aplicação de tensões elétricas.

As propriedades únicas do SrTiO3 tornam-no um material promissor para o desenvolvimento de tecnologias quânticas. No entanto, o desenvolvimento destes dispositivos tem-se revelado bastante desafiador, devido aos elevados níveis de desordem nas nanoestruturas de SrTiO3.

Pesquisadores da Universidade de Stanford, do Laboratório Nacional de Aceleradores SLAC e de outros institutos desenvolveram recentemente novos dispositivos sintonizáveis ​​​​com porta baseados em SrTiO3 que exibem alta mobilidade de elétrons. Esses dispositivos, apresentados em um artigo publicado na Nature Electronics, podem transportar carga quantizada, o que poderia ter implicações valiosas para o desenvolvimento da tecnologia quântica baseada em SrTiO3.

“Queríamos aprender como fazer canais estreitos em escala nanométrica em SrTiO3”, disse Evgeny Mikheev, um dos pesquisadores que realizou o estudo, ao Tech Xplore. "Este material é tecnologicamente e cientificamente interessante devido à sua supercondutividade incomum, que em baixas densidades pode ser controlada pela aplicação de tensões em contatos de porta dentro de estruturas semelhantes a transistores.

"Nosso principal objetivo era fazer dispositivos com quantidades suficientemente baixas de defeitos e impurezas ('desordem') para entrar no regime onde os elétrons fluem balisticamente através de uma constrição estreita sem colidir com defeitos. Em amostras muito limpas, isso pode levar a carga quantizada transporte através de canais balísticos discretos. Isso é claramente observável como etapas entre platôs nos dados de condutância elétrica mostrados em nosso artigo."

Os dispositivos realizados por Mikheev e seus colegas têm um design único cuidadosamente estudado para permitir o transporte quantizado de carga através de canais balísticos discretos. Eles são baseados em canais de gás de elétrons 2D SrTiO3 e uma porta de líquido iônico, dividida por uma fina camada de barreira de óxido de háfnio.

“Nosso estudo baseia-se em dois trabalhos anteriores do grupo de David Goldhaber-Gordon”, explicou Mikheev. “O primeiro é meu artigo anterior publicado em 2021, no qual relatamos uma estreita constrição no titanato de estrôncio. Ela foi feita criando um gás de elétrons 2D na superfície de SrTiO3 com uma técnica chamada gating de líquido iônico. sombreado 'do titanato de estrôncio com um contato de portão nanopadronizado, criando a constrição. O aspecto que queríamos melhorar neste estudo foi a redução da desordem."