È stato creato il materiale ferroelettrico più sottile: è 200.000 volte più sottile di un capello

I ricercatori dell'UC Berkeley hanno condotto diversi esperimenti ad Argonne

Laboratorio Nazionale del Dipartimento di EnergiaU.S.A. Hanno creato il ferroelettrico più sottile mai conosciuto. Ciò risolve due importanti problemi nel campo della scienza dei materiali ferroelettrici.

Come dispositivi elettronicistanno diventando più piccoli, i materiali con cui sono realizzati devono diventare più sottili. Gli scienziati sono quindi alla ricerca di materiali che mantengano proprietà elettroniche speciali anche quando sono ultrasottili.

Prestano particolare attenzione ai ferroelettrici,che riducono la potenza consumata dai dispositivi elettronici ultra-piccoli. Questo è l'analogo elettrico dei ferromagneti, una classe speciale di materiali in cui alcuni atomi si trovano fuori centro. Per questo motivo, si verifica una carica elettrica interna o polarizzazione spontanea. Può cambiare direzione quando gli scienziati sottopongono il materiale a stress esterni. Ciò apre nuove prospettive per la microelettronica a bassissima potenza.

Il problema è quello ferroelettrico convenzionalei materiali perdono la polarizzazione interna al di sotto di pochi nanometri di spessore. Ciò significa che sono incompatibili con le moderne tecnologie del silicio. Ciò impedisce l'integrazione dei materiali ferroelettrici nella microelettronica.

In un nuovo studio, gli scienziati hanno decisoproblema. Hanno scoperto la ferroelettricità stabile in uno strato ultrasottile di biossido di zirconio spesso solo mezzo nanometro. Ha le dimensioni di un singolo elemento atomico, circa 200.000 volte più sottile di un capello umano. Il team ha sviluppato questo materiale direttamente sul silicio. Hanno scoperto che la ferroelettricità appare nella zirconia, un materiale tipicamente non ferroelettrico, quando diventa molto sottile, con uno spessore di circa 1-2 nanometri.

I ricercatori hanno anche cambiato la polarizzazionemateriale ultrasottile in entrambe le direzioni utilizzando una leggera tensione. È così che hanno dimostrato la memoria di lavoro più sottile mai creata per il silicio. 

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In copertina: come potrebbe apparire un materiale ferroelettrico bidimensionale. 
Credito: UC Berkeley/Suraj Cheema