Højhastighedsskift til ultrahurtige elektromekaniske kontakter og sensorer

Mange næste generations elektroniske og elektromekaniske enhedsteknologier afhænger af udviklingen af ​​ferroelektriske materialer. De usædvanlige krystalstrukturer af disse materialer har områder i deres gitter, kaldet domæner, der opfører sig som molekylære switches. Justeringen af ​​et domæne kan skiftes af et elektrisk felt, som ændrer atomernes position i krystallen og skifter polarisationsretningen. Disse krystaller dyrkes typisk på understøttende substrater, der hjælper med at definere og organisere domænernes adfærd. Kontrol over skift af domæner ved fremstilling af krystaller af ferroelektriske materialer er afgørende for fremtidige applikationer.

Nu har et internationalt team fra Nagoya University udviklet en ny måde at kontrollere domænestrukturen af ​​ferroelektriske materialer på, som kunne fremskynde udviklingen af ​​fremtidige elektroniske og elektromekaniske enheder.

"Vi dyrkede blyzirkonat-titanatfilm på forskellige substrattyper for at inducere forskellige former for fysisk belastning, og derefter ætset selektivt dele af filmene for at skabe nanoroder, " siger hovedforfatter Tomoaki Yamada. "Domænestrukturen af ​​nanoroderne var næsten fuldstændig vendt i forhold til [den af] den tynde film."

Blyzirkonat -titanat er en almindelig type ferroelektrisk materiale, som skifter baseret på bevægelsen af ​​fangede blyatomer mellem to stabile positioner i krystalgitteret. Dele af filmen blev bevidst fjernet for at efterlade fritstående stænger på substraterne. Holdet brugte derefter synkrotron røntgenstråling til at undersøge domænet strukturen af ​​individuelle stænger.

Stængernes kontaktareal med substratet blev stærkt reduceret, og domæneegenskaberne blev mere påvirket af det omgivende miljø, som blandede domænestrukturen sammen. Teamet fandt ud af, at belægning af stængerne med et metal kunne afskærme luftens virkninger, og de havde en tendens til at gendanne den oprindelige domænestruktur, som bestemt af substratet.

"Der er få effektive måder at manipulere domænestrukturen af ​​ferroelektriske materialer på, og det bliver sværere, når materialet er nanostruktureret og kontaktområdet med substratet er lille." siger samarbejdspartner Nava Setter. "Vi har lært, at det er muligt at nanostrukturere disse materialer med kontrol over deres domæner, hvilket er et vigtigt skridt i retning af de nye funktionelle nanoskalaenheder, som disse materialer lover. "

Artiklen, "Charge screening strategi for domæne mønster kontrol i nanoskala ferroelektriske systemer, "blev offentliggjort i Videnskabelige rapporter .