Ny tilgang til avanceret elektronik, datalagring med ferroelektricitet

Ny forskning fra Flinders University og UNSW Sydney, offentliggjort i ACS Nano journal, udforsker omskiftelig polarisering i en ny klasse af siliciumkompatible metaloxider og baner vejen for udviklingen af ​​avancerede enheder, herunder datalagring med høj tæthed, ultralavenergielektronik, fleksibel energiindsamling og bærbare enheder.

Undersøgelsen giver den første observation af nanoskala iboende ferroelektricitet i magnesium-substituerede zinkoxid tynde film (metaloxid tynde film med simple wurtzite krystalstrukturer).

Ferroelektriske stoffer beslægtet med magneter udviser en tilsvarende elektrisk egenskab kendt som permanent elektrisk polarisering, som stammer fra elektriske dipoler med lige store, men modsat ladede ender eller poler.

Polariseringen kan gentagne gange ændres mellem to eller flere ækvivalente tilstande eller retninger, når de udsættes for et eksternt elektrisk felt, og derfor er de omskiftelige polære materialer under aktiv overvejelse til adskillige teknologiske applikationer, herunder hurtig nano-elektronisk computerhukommelse og lavenergi elektroniske enheder.

"Forskningsresultaterne giver betydelig indsigt i den omskiftelige polarisering i en ny klasse af meget enklere siliciumkompatible metaloxider med wurtzite krystalstrukturer og lægger et fundament for udviklingen af ​​avancerede enheder," siger den tilsvarende og sidste forfatter Dr. Pankaj Sharma, lektor. ved Flinders University.

"Det demonstrerede materialesystem tilbyder meget reelle og vigtige implikationer for ny teknologi og oversættelig forskning," siger den korresponderende forfatter UNSW Sydney Professor Jan Seidel.

Historisk set har denne teknologisk vigtige egenskab vist sig at eksistere i komplekse perovskitoxider, der inkorporerer en række overgangsmetalkationer, der fører til forskellige fysiske fænomener såsom multiferroicitet, magnetisme eller endda superledning.

"Men integrationen af ​​disse komplekse oxider i halvlederfremstillingsprocesserne har været en betydelig udfordring på grund af strenge behandlingskrav relateret til f.eks. termisk budget og præcis kontrol af flere bestanddele. Denne undersøgelse giver derfor en potentiel løsning," siger først. forfatter Haoze Zhang (UNSW, Sydney).

Flere oplysninger: Haoze Zhang et al., Robust Switchable Polarization and Coupled Electronic Characteristics of Magnesium-Doped Zinc Oxide, ACS Nano (2023). DOI:10.1021/acsnano.3c04937

Journaloplysninger: ACS Nano

Leveret af Flinders University