Využití trvalé fotovodivosti k vytváření vodivých cest v SrTiO3

Materiály vykazující trvalou fotovodivost (PPC – Persistent PhotoConductivity) snižují svůj ohmický odpor po ozáření světlem a tento stav pak přetrvává i po vypnutí zdroje světla.

Fotovodivost
Jev, kdy se materiál stane vodivým při ozáření elektromagnetickým zářením, příkladem takového materiálu je selen, který se dříve používal v kopírkách a televizních obrazovkách.
Perovskitová struktura
Struktura sloučenin analogických k CaTiO3, obecný vzorec je A2+B4+O2-3. Materiály se strukturou perovskitu vykazují zajímavé vlastnosti, jako např. supravodivost, výraznou magnetorezistenci, feroelektřinu, apod.

Zajímavým materiálem je titaničitan strontnatý (správněji oxid strontnato-titaničitý, STO), který má spinelovou strukturu (obr. 1). Používá se např. jako fotokatalyzátor pro štěpení vody, materiály pro vysokoteplotní detektory kyslíku a substrát pro depozici tenkých, oxidických filmů.

Struktura SrTiO3

Obr. 1 Struktura SrTiO3, ionty O2- mají červenou barvu, Sr2+ zelenou a Ti4+ modrou. Zdroj: https://commons.wikimedia.org

Žíháním STO při teplotě 1200 °C ve vakuu dochází ke vzniku defektů v krystalové mřížce a tím vzniká trvalá fotovodivost. Ta byla vybuzena pomocí laseru o vlnové délce 405 nm. Tímto způsobem byly vytvořeny vodivé cesty na připravené destičce z STO, po ozáření klesl odpor materiálu z púvodní hodnoty 1,01 MΩ na 0,59 kΩ, po pěti dnech byl odpor vytvořené dráhy 1,40 kΩ. Měření odporu bylo prováděno za laboratorní teploty.[1]

Tato práce ukázala, že je možné využít PPC pro tvorbu vodivých drah pomocí optického pera. Vytvořené dráhy zůstávají vodivé po dobu několika dní za pokojové teploty, mimoto nedochází po ozáření k ovlivnění průhlednosti materiálu. Je to tedy perspektivní cesta k tvorbě průhledných, přepisovatelných elektrických obvodů.

Literatura

  1. Using persistent photoconductivity to write a low-resistance path in SrTiO3

Napsat komentář