Le matériau ferroélectrique le plus fin a été créé : il est 200 000 fois plus fin qu'un cheveu

Les chercheurs de l'UC Berkeley ont mené plusieurs expériences à Argonne

Laboratoire national du ministère de l'ÉnergieETATS-UNIS. Ils ont créé le ferroélectrique le plus fin jamais connu. Cela résout deux problèmes importants dans le domaine de la science des matériaux ferroélectriques.

Comme appareils électroniquesdeviennent de plus en plus petits, les matériaux qui les composent doivent être plus fins. Les scientifiques recherchent donc des matériaux qui conservent des propriétés électroniques particulières même lorsqu’ils sont ultra-fins.

Ils accordent une attention particulière aux ferroélectriques,qui réduisent la puissance consommée par les appareils électroniques ultra-petits. Il s’agit de l’analogue électrique des ferromagnétiques, une classe spéciale de matériaux dans lesquels certains atomes sont décentrés. De ce fait, une charge électrique interne spontanée ou une polarisation se produit. Il peut changer de direction lorsque les scientifiques soumettent le matériau à des contraintes externes. Cela ouvre de nouvelles perspectives pour la microélectronique à très faible consommation.

Le problème est que les matériaux ferroélectriques conventionnels perdent leur polarisation interne à des épaisseurs inférieures à quelques nanomètres.Cela signifie qu’ils sont incompatibles avec les technologies modernes du silicium, ce qui empêche l’intégration des ferroélectriques dans la microélectronique.

Dans une nouvelle étude, les scientifiques ont décidéproblème. Ils ont découvert une ferroélectricité stable dans une couche ultrafine de dioxyde de zirconium d’un demi-nanomètre d’épaisseur seulement. C’est la taille d’un seul élément constitutif atomique, environ 200 000 fois plus fin qu’un cheveu humain. L’équipe a fait pousser ce matériau directement sur du silicium. Ils ont découvert que la ferroélectricité apparaît dans la zircone, un matériau généralement non ferroélectrique, lorsqu'elle devient très fine, d'environ 1 à 2 nanomètres d'épaisseur.

Les chercheurs ont également commuté la polarisation dans le matériau ultramince dans les deux sens à l’aide d’une faible tension.Ce faisant, ils ont démontré la mémoire de travail la plus fine jamais créée pour le silicium. 

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Sur la couverture : à quoi pourrait ressembler un matériau ferroélectrique bidimensionnel. 
Crédit : UC Berkeley/Suraj Cheema