Исследование возможности управления электропроводящими и магнитными свойствами высокопроводящего состояния на интерфейсе между сегнетоэлектриком и диэлектриком

Поиск и исследование материалов, на основе которых можно создавать новые многофункциональные устройства для элементной базы современной электроники, и, в том числе, которые позволят осуществить следующий скачок в миниатюризации транзисторов до размеров менее 7 нм, является важной научной задачей, имеющей фундаментальные и прикладные аспекты. Проект направлен на создание и исследование гетероструктур на основе оксидов металлов сложных составов с интерфейсом между сегнетоэлектриком и диэлектриком, в котором возникает высокопроводящее состояние, с целью поиска возможностей изменения проводящих и магнитных состояний интерфейсов и для раскрытия фундаментальных основ многофункциональных состояний интерфейсов. Основной задачей проекта будет поиск возможности предсказуемого изменения проводящих и магнитных свойств интерфейса путем воздействия на сегнетоэлектрик с целью изменения направления и величины поляризации сегнетоэлектрика. Воздействие будет осуществляться посредством приложения электрического поля, освещения, а также мы используем изменение полярных свойств сегнетоэлектрика при изменении температуры. Ставится задача исследовать возможности переключения проводящего состояния интерфейса между высокопроводящим металлическим состоянием и слабопроводящим полупроводниковым состоянием при приложении электрического поля и при воздействии света различного спектрального состава. Планируется осуществить ряд совершенно разноплановых исследований: создание интерфейсов различного дизайна, в которых сегнетоэлектрик реализован в одном случае в виде сегнетоэлектрической плёнки, а в другом – в виде монокристаллической подложки; исследование электропроводности и фотопроводящих свойств квази-двумерного высокопроводящего металлического состояния, возникающего на интерфейсе; исследование магнитных свойств интерфейсов; исследование возможностей управления проводящими и магнитными состояниями интерфейсов с помощью изменения направления поляризации сегнетоэлектрика; и попытка выявления особенностей электронной и дырочной проводимости манганитов в идентичных условиях. В качестве диэлектрика будет использован антиферромагнетик LaMnO3, который, при увеличении концентрации носителей, может переходить в ферромагнитное состояние. Будут созданы новые гетероструктуры сегнетоэлектрик/антиферромагнетик, изоструктурные гетероструктурам BaTiO3/LaMnO3. Особое влияние будет уделено гетероструктурам, в которых плёнка LaMnO3 будет наноситься на поверхность сегнетоэлектрика. Результаты, полученные в ходе реализации проекта, откроют новые пути реализации обнаруженных свойств в элементной базе высокотехнологичных устройств современной электроники. Запланированные результаты не имеют мировых аналогов и чрезвычайно важны как для выявления фундаментальных основ физических явлений на интерфейсах, так и для поддержания высокой репутации российской науки в мире. Результаты исследований будут опубликованы в виде серии статей в высокорейтинговых журналах.