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Article du 19 juillet 2023

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par Ingrid Fadelli , Tech Xplore

Le titanate de strontium (SrTiO3), un oxyde de strontium et de titane à structure pérovskite, possède de nombreuses propriétés avantageuses, notamment le couplage spin-orbite, l'accordabilité électrique et la supraconductivité non conventionnelle. Comparée à la supraconductivité des métaux conventionnels, tels que l'aluminium ou le niobium, la supraconductivité du SrTiO3 persiste à de faibles densités électroniques, auxquelles elle peut être contrôlée via l'application de tensions électriques.

Les propriétés uniques du SrTiO3 en font un matériau prometteur pour le développement des technologies quantiques. Pourtant, le développement de ces dispositifs s’est jusqu’à présent révélé assez difficile, en raison des niveaux élevés de désordre dans les nanostructures de SrTiO3.

Des chercheurs de l'Université de Stanford, du Laboratoire national des accélérateurs du SLAC et d'autres instituts ont récemment réalisé de nouveaux dispositifs accordables par porte basés sur SrTiO3 qui présentent une mobilité électronique élevée. Ces dispositifs, présentés dans un article publié dans Nature Electronics, peuvent transporter une charge quantifiée, ce qui pourrait avoir des implications précieuses pour le développement de la technologie quantique basée sur SrTiO3.

"Nous voulions apprendre à créer des canaux étroits à l'échelle nanométrique dans SrTiO3", a déclaré à Tech Xplore Evgeny Mikheev, l'un des chercheurs qui ont mené l'étude. "Ce matériau est à la fois technologiquement et scientifiquement intéressant en raison de sa supraconductivité inhabituelle, qui, à faible densité, peut être contrôlée en appliquant des tensions aux contacts de grille à l'intérieur de structures de type transistor.

"Notre objectif principal était de fabriquer des dispositifs présentant des quantités suffisamment faibles de défauts et d'impuretés ("désordre") pour entrer dans le régime dans lequel les électrons circulent balistiquement à travers un rétrécissement étroit sans entrer en collision avec des défauts. Dans des échantillons très propres, cela peut conduire à une charge quantifiée. transport à travers des canaux balistiques discrets. Ceci est clairement observable comme des étapes entre les plateaux dans les données de conductance électrique présentées dans notre article.

Les dispositifs réalisés par Mikheev et ses collègues ont une conception unique soigneusement étudiée pour permettre le transport de charges quantifiés via des canaux balistiques discrets. Ils sont basés sur des canaux gazeux électroniques 2D SrTiO3 et une porte liquide ionique, divisée par une fine couche barrière d’oxyde de hafnium.

"Notre étude s'appuie sur deux travaux antérieurs du groupe de David Goldhaber-Gordon", a expliqué Mikheev. "Le premier est mon précédent article publié en 2021, dans lequel nous rapportions une constriction étroite dans le titanate de strontium. Elle a été réalisée en créant un gaz d'électrons 2D à la surface de SrTiO3 avec une technique appelée déclenchement par liquide ionique. Le liquide ionique est localement ' ombragé "du titanate de strontium avec un contact de grille à motifs nanométriques, créant la constriction. L'aspect que nous voulions améliorer dans cette étude était la réduction du désordre."