Ученые из Университета штата Вашингтон научились с помощью лазерного луча создавать электрические цепи в кристалле титаната стронция. В этом им помог эффект устойчивой фотопроводимости, при которой сопротивление материала падает в сотни раз при облучении светом и остается низким в течение долгого времени. Получившиеся электропроводные цепи в металле можно «стирать» с помощью нагревания. Исследование опубликовано в журнале Scientific Reports.
Явление фотопроводимости заключается в том, что при попадании света или другого электромагнитного излучения, такого как рентгеновское, на полупроводник в нем может резко возрастать электропроводность. Это происходит из-за того, что попадающие в материал фотоны поглощаются электронами и возбужденные электроны переходят в зону проводимости, а в валентной зоне образуется «дырка». Таким образом, падающий свет значительно увеличивает количество носителей заряда в материале.
Как правило, когда облучение прекращается, проводимость быстро возвращается в норму, но существуют и материалы с устойчивой проводимостью, у которых она остается высокой продолжительное время. В титанате стронция SrTiO3 это явление было открыто в 2013 году смежной группой исследователей из Университета штата Вашингтон. Теперь ученые повысили проводимость этого же материала, а также научились создавать с помощью лазера проводящие дорожки любой формы.
Для эксперимента была создана небольшая пластина из предварительно отожженного титаната стронция. Дело в том, что в этом материале фотопроводимость возникает именно после сильного нагревания. Ученые присоединили к кристаллу две пары контактов: с одной проводился эксперимент, вторая служила контрольным образцом. Между одной парой контактов они провели лазерным лучом и таким образом создали проводящую дорожку.
Оказалось, что сопротивление между контактами снизилось с одного мегаома до 0,59 килоома, то есть практически в 1700 раз. Также исследователи сделали несколько замеров через несколько дней, и выяснилось, что фотопроводимость материала снизилась незначительно.
Ученые отмечают, что электропроводные дорожки можно стирать с помощью нагревания. Исследователям удалось провести нескольких циклов перезаписи, но они считают возможным увеличить это число до тысяч циклов. Также они считают, что в отдаленном будущем такой материал можно будет использовать для создания прозрачной электроники.
Многие физики занимаются исследованием процессов, происходящих при взаимодействии фотонов с веществами. Например, в 2015 году ученые теоретически обосновали существования квазичастицы тополяритрона, которая образуется при взаимодействии фотонов с электрон-дырочными парами. А недавно российские физики создали метаматериал, который становится «зеркальным» при попадании на него лазерного луча.
Григорий Копиев