5.000 atomer er alt, hvad du behøver:Den mindste faststof ferroelektricitet

Nyere forskning har brudt størrelsesbegrænsningen af ​​traditionelle ferroelektriske effekter og har givet eksperimentelt bevis og teoretiske simuleringer for at bekræfte, at en struktur med så få som 5.000 atomer stadig kan udvise ferroelektriske effekter i fast tilstand.

Undersøgelserne, af et fælles hold fra Israel og Kina, er offentliggjort i Nature Electronics og Nature Communications under titlerne "Ferroelectricity in zero-dimensional" og "0D van der Waals interfacial gliding Ferroelectricity," henholdsvis.

Den ferroelektriske effekt er et fysisk fænomen opdaget i det tidlige 20. århundrede af Joseph Valasek, og det giver en vigtig teknologisk vej til at opnå informationslagring. Traditionelle ferroelektriske effekter er underlagt størrelsesbegrænsninger.

"Når størrelsen af ​​traditionelle ferroelektriske materialer falder, kan den betydelige indflydelse af depolarisationsfeltet få de oprindelige polarisationskarakteristika til at forsvinde," forklarer prof. Guo Yao og prof. Alla Zak. "Denne størrelseseffekt begrænser anvendelsen af ​​ferroelektriske materialer i lagringsenheder med høj densitet."

Prof. Guo Yao fra Beijing Institute of Technology, Prof. Alla Zak fra Holon Institute of Technology og samarbejdspartnere brugte wolframdisulfid nanorør til at konstruere en grænseflade med omkring 5.000 atomer på nanoskala og observerede modstandsændringer og hysteresefænomener i ferroelektriske dioder ved grænseflade.

Gennem yderligere eksperimentel og teoretisk verifikation blev det bekræftet, at den elektriske opførsel af den ferroelektriske diode skyldtes gitterglidning ved grænsefladen, hvilket gør det muligt for enheden at producere modstandsændringer, der er egnede til informationslagring og programmerbare fotovoltaiske reaktioner over næsten hele bølgelængdeområdet for synligt lys . "Vi er overraskede over, at et grænsefladesystem på 5.000 atomer kan producere så rig funktionalitet," siger forskerne.

Prof. Reshef Tenne, fra Weizmann Institute of Science i Israel og en medforfatter af denne undersøgelse, mener, at denne nedskalerede ferroelektricitet har vigtige fordele for fremtidig højdensitetsinformationslagring. Han mener også, at denne forskning er af stor betydning for størrelsesreduktionen af ​​ferroelektriske enheder.

Flere oplysninger: Yue Niu et al., 0D van der Waals grænsefladeferroelektricitet, Nature Communications (2023). DOI:10.1038/s41467-023-41045-8

Yan Sun et al., Mesoskopisk glidende ferroelektricitet aktiveret fotovoltaisk random access memory til kunstigt synssystem på materialeniveau, Nature Communications (2022). DOI:10.1038/s41467-022-33118-x

Katharina Zeissler, Ferroelektricitet i nul dimensioner, Nature Electronics (2023). DOI:10.1038/s41928-023-01085-w

Journaloplysninger: Nature Communications , Nature Electronics

Leveret af University of Science &Technology Beijing