2023-05-22 ミネソタ大学
◆この研究により、量子コンピューティング、マイクロエレクトロニクス、センサー、エネルギーカタリシスなど、さまざまな次世代アプリケーション向けの優れた材料を開発することが可能になります。
◆この研究は、科学雑誌Nature Publishing Groupが運営する査読付き学術誌である「Nature Nanotechnology」に掲載されました。
◆新しい手法は、金属を原子レベルで引き延ばすという「エピタキシャルストレイン」という概念を組み込むことで、金属の酸化プロセスを大幅に簡素化することができることを発見しました。この発見により、従来困難だった金属酸化物の作成が可能となり、材料科学者に革新的な材料の合成を可能にすることを目指しています。
＜関連情報＞
- https://cse.umn.edu/college/news/stretching-metals-atomic-level-allows-researchers-create-important-materials-quantum
- https://www.nature.com/articles/s41565-023-01397-0
エピタキシャル歪みを利用した金属酸化の工学化 Engineering metal oxidation using epitaxial strain
Sreejith Nair,Zhifei Yang,Dooyong Lee,Silu Guo,Jerzy T. Sadowski,Spencer Johnson,Abdul Saboor,Yan Li,Hua Zhou,Ryan B. Comes,Wencan Jin,K. Andre Mkhoyan,Anderson Janotti & Bharat Jalan
Nature Nanotechnology Published:22 May 2023
DOI:https://doi.org/10.1038/s41565-023-01397-0
Abstract
The oxides of platinum group metals are promising for future electronics and spintronics due to the delicate interplay of spin-orbit coupling and electron correlation energies. However, their synthesis as thin films remains challenging due to their low vapour pressures and low oxidation potentials. Here we show how epitaxial strain can be used as a control knob to enhance metal oxidation. Using Ir as an example, we demonstrate the use of epitaxial strain in engineering its oxidation chemistry, enabling phase-pure Ir or IrO2 films despite using identical growth conditions. The observations are explained using a density-functional-theory-based modified formation enthalpy framework, which highlights the important role of metal-substrate epitaxial strain in governing the oxide formation enthalpy. We also validate the generality of this principle by demonstrating epitaxial strain effect on Ru oxidation. The IrO2 films studied in our work further revealed quantum oscillations, attesting to the excellent film quality. The epitaxial strain approach we present could enable growth of oxide films of hard-to-oxidize elements using strain engineering.
