Сегнетоэлектричество на атомном уровне
Прорыв ученых демонстрирует сегнетоэлектрические эффекты на материале толщиной всего в 1 нанометр, что эквивалентно размеру всего двух атомных строительных блоков
По мере того, как электронные устройства становятся все меньше, технология, которая их питает, тоже должна становиться все меньше и тоньше.
Одной из ключевых задач, стоящих перед учеными при разработке этой технологии, является поиск материалов, которые могут хорошо работать при ультратонких размерах.
Теперь команде исследователей из университета Беркли удалось вырастить на кремнии ультратонкий материал, который демонстрирует уникальное электрическое свойство, называемое сегнетоэлектричеством. Результаты были опубликованы в журнале Nature.
Сегнетоэлектрики относятся к классу материалов, которые могут не только достичь самопроизвольной электрической поляризации, но и изменить направление при воздействии внешнего электрического поля, что является перспективным для электроники.
Прорыв ученых демонстрирует сегнетоэлектрические эффекты на материале толщиной всего в 1 нанометр, что эквивалентно размеру всего двух атомных строительных блоков. В результате материал может эффективно питать самые маленькие устройства с меньшим количеством энергии.
«Мы производим вычислительные устройства, которые становятся все меньше, меньше и меньше», — говорят исследователи. «С нашим сегнетоэлектрическим материалом вам не нужно беспокоиться о пространстве и объеме».
Ранее исследователи успешно стабилизировали сегнетоэлектричество во все более тонких и тонких материалах. Но ниже 3 нанометров, сегнетоэлектричество уменьшается в обычных сегнетоэлектрических материалах.
До настоящего времени. Теперь ученые вырастили легированный оксид гафния толщиной в один нанометр на кремнии. По их словам, ультратонкий материал продемонстрировал не только сегнетоэлектричество, но и эффект на самом деле сильнее, чем материал на несколько нанометров толще — «это фундаментальный прорыв» в области сегнетоэлектричества.
Открытие может привести к созданию более совершенных батарей и датчиков. Но работа имеет особое значение для памяти и логических чипов в компьютерах.
Сегнетоэлектричество в пленках толщиной всего в 1 нанометр означает, что ячейки памяти и чипы могут быть уменьшены до размеров ниже тех, которые считались возможными ранее.
Suraj S. Cheema et al. Enhanced ferroelectricity in ultrathin films grown directly on silicon, Nature (2020). DOI: 10.1038/s41586-020-2208-x