Исследуя кристаллы титаната различной формы методами электронного парамагнитного резонанса, группа ученых Института физики Казанского федерального университета под руководством ведущего научного сотрудника Центра квантовых технологий Романа Юсупова обнаружила, что форма образца титаната стронция (SrTiO3) определяет его внутреннюю симметрию.
Экспериментальные данные, представленные исследователями КФУ совместно с коллегами из Физико-технического института им. А.Ф.Иоффе (г.Санкт-Петербург) и Института физики Чешской Академии наук (Прага) в недавней статье, вышедшей в журнале Europhysics Letters, убедительно это доказывают.
При комнатной температуре SrTiO3 – это кристалл с высокой кубической симметрией, то есть решетка титаната стронция, как из кирпичиков, сложена из элементарных ячеек, каждая из которых является правильным кубом. Однако группа ученых КФУ показала, что все не так просто. В тонких, в десятые доли миллиметра толщиной, пластинках и столбиках симметрия понижается до тетрагональной (одноосной) со структурой, которая не наблюдалась в SrTiO3 ранее. (Каждая элементарная ячейка из куба превращается в параллелепипед.)
«Полученные результаты имеют большое научное и практическое значение. Во многих случаях не так важна величина искажения, как само его наличие. Понижение симметрии открывает возможность реализации явлений, которые запрещены в кубической структуре», – рассказал Роман Юсупов.
Он отметил, что титанат стронция активно применяется в тонкопленочных технологиях, где функциональные свойства материалов определяют слои, имеющие иногда толщину в несколько атомов. Именно они и делают возможной работу многих современных устройств: процессоров в компьютерах и гаджетах, мониторов и экранов смартфонов, емких аккумуляторов, устройств хранения информации.
«Основой для тонких пленок служат подложки – как правило, тонкие (менее одного миллиметра в толщину) пластинки из материалов, отличных от материала пленки. Свойства тонких пленок во многом определяются структурой подложки. Одним из широко используемых материалов подложек является титанат стронция», – пояснил Роман Валерьевич.
Управляя величиной искажения структуры подложек, можно изменять характеристики осаждаемых на них тонких пленок и, таким образом, разрабатывать на их основе новые электронные устройства, миниатюрные сенсоры и датчики.