Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley przeprowadzili kilka eksperymentów w Argonne
Jako urządzenia elektronicznestają się coraz mniejsze, materiały, z których są wykonane, muszą być cieńsze. Dlatego naukowcy szukają materiałów, które zachowają szczególne właściwości elektroniczne nawet wtedy, gdy są ultracienkie.
Szczególną uwagę zwracają na ferroelektryki,które zmniejszają zużycie energii przez bardzo małe urządzenia elektroniczne. Jest to elektryczny odpowiednik ferromagnetyków, specjalnej klasy materiałów, w których niektóre atomy są umieszczone niecentrycznie. Z tego powodu następuje spontaniczny wewnętrzny ładunek elektryczny lub polaryzacja. Może zmienić kierunek, gdy naukowcy poddadzą materiał naprężeniom zewnętrznym. Otwiera to nowe perspektywy dla mikroelektroniki o ultraniskim poborze mocy.
Problem w tym, że konwencjonalny ferroelektrykmateriały tracą wewnętrzną polaryzację poniżej kilku nanometrów grubości. Oznacza to, że są one niekompatybilne z nowoczesnymi technologiami krzemowymi. Zapobiega to integracji ferroelektryków z mikroelektroniką.
W nowym badaniu naukowcy zdecydowaliproblem. Odkryli stabilną ferroelektryczność w ultracienkiej warstwie dwutlenku cyrkonu o grubości zaledwie pół nanometra. To wielkość pojedynczego bloku atomowego, około 200 000 razy cieńsza od ludzkiego włosa. Zespół wyhodował ten materiał bezpośrednio na krzemie. Odkryli, że ferroelektryczność pojawia się w tlenku cyrkonu – typowo nieferroelektrycznym materiale – gdy staje się bardzo cienki, ma grubość około 1–2 nanometrów.
Naukowcy zmienili także polaryzację naultracienkiego materiału w obu kierunkach przy użyciu niewielkiego napięcia. W ten sposób zademonstrowali najcieńszą pamięć roboczą, jaką kiedykolwiek stworzono dla krzemu.
Czytaj więcej:
NASA ujawniła pochodzenie Haumei - najbardziej tajemniczej planety w Układzie Słonecznym
Żywe organizmy sprawiły, że Mars nie nadaje się do zamieszkania
Wątroba może pracować przez ponad 100 lat: naukowcy powiedzieli, jak to możliwe
Na okładce: jak mógłby wyglądać dwuwymiarowy materiał ferroelektryczny.
Źródło: UC Berkeley/Suraj Cheema