В статье, опубликованной в этом месяце в журнале Applied Physics Express, межведомственная исследовательская группа во главе с Университетом Осаки объявила, что они успешно синтезировали ультратонкую пленку диоксида ванадия на гибкой подложке таким образом, чтобы сохранить электрические свойства пленки.

Диоксид ванадия хорошо известен в научном сообществе своей способностью переходить из фазы проводника в фазу изолятора при температуре, близкой к комнатной. Этот фазовый переход лежит в основе умной и адаптируемой электроники, которая может приспосабливаться к окружающей среде в режиме реального времени. Но существует предел тому, насколько тонкими могут быть пленки диоксида ванадия, поскольку слишком малый размер материала влияет на его способность проводить или изолировать электричество.

"Обычно, когда пленка помещается на твердую подложку, сильные поверхностные силы воздействуют на атомную структуру пленки и ухудшают ее проводящие свойства", - объясняет Боюань Ю, ведущий автор исследования.

Чтобы преодолеть это ограничение, команда подготовила свои пленки на основе двумерных кристаллов гексагонального нитрида бора (hBN); hBN - это высокостабильный мягкий материал, который не имеет прочных связей с оксидами и, таким образом, не деформирует пленку чрезмерно и не портит ее тонкую структуру.

"Результаты действительно удивительны", - говорит Хидекадзу Танака, старший автор исследования. "Мы обнаружили, что при использовании этой мягкой подложки структура материала практически не изменяется".

Проведя точные спектроскопические измерения, команда смогла подтвердить, что температура фазового перехода слоев диоксида ванадия практически не изменилась даже при толщине всего 12 нм.

"Это открытие значительно улучшает нашу способность манипулировать квантовыми материалами практическими способами", - говорит Ю. "Мы получили новый уровень контроля над процессом перехода, что означает, что теперь мы можем адаптировать эти материалы для конкретных применений, таких как датчики и гибкая электроника".

Учитывая, что квантовые материалы, такие как диоксид ванадия, играют решающую роль в разработке микросенсоров и устройств, это открытие может проложить путь к функциональной и адаптируемой электронике, которую можно подключать где угодно. Исследовательская группа в настоящее время работает над такими устройствами, а также изучает способы использования еще более тонких пленок и подложек.