Учёные научились управлять направлением тока в ультратонких металлических плёнках с помощью света

Контроль электронной анизотропии с помощью эпитаксиального напряжения в гетероструктуре RuO₂/TiO₂ (110). Автор: Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.adw7125

Исследователи из Университета Миннесоты (Твин-Ситис) совершили прорыв в создании электроники нового поколения, обнаружив способ управления направлением тока в ультратонких металлических плёнках при комнатной температуре с использованием света. Это открытие может привести к разработке более энергоэффективных оптических сенсоров, детекторов и устройств для квантовых вычислений.

Исследование опубликовано в журнале Science Advances.

Команда продемонстрировала, что сверхтонкие слои диоксида рутения (RuO₂), выращенные на диоксиде титана (TiO₂), могут демонстрировать различное поведение в зависимости от направления — как в реакции на свет, так и в движении электрического тока.

«Мы решили эту проблему, тщательно проектируя ультратонкие металлические слои, которые взаимодействуют со светом новыми способами — чего нельзя наблюдать в более толстых версиях этого материала», — пояснил Бхарат Джалан, старший автор исследования и профессор кафедры химического инжиниринга и материаловедения Университета Миннесоты.

Исследование показало, что изменяя степень растяжения атомов в разных направлениях, учёные могут контролировать реакцию материала на свет. Этот эффект работает при комнатной температуре и может быть использован в реальных технологиях.

«Это первый случай, когда кому-либо удалось продемонстрировать настраиваемое, направленное ультрабыстрое расслабление носителей в металле при комнатной температуре», — заявил Сын Гё Чжон, постдокторант и ведущий автор работы.

Открытие особенно важно для оптоэлектронных устройств и устройств памяти, где критически важно контролировать скорость и эффективность реакции носителей на свет.

В дальнейшем исследователи планируют интегрировать эти модифицированные плёнки RuO₂ в реальные устройства и изучить аналогичные явления в других оксидных системах.

Дополнительная информация: Seung Gyo Jeong et al, Anisotropic strain relaxation-induced directional ultrafast carrier dynamics in RuO₂ films, Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.adw7125