Naarmate elektronische apparaten steeds kleiner worden, de technologie die hen aandrijft, moet kleiner en dunner worden.

Een van de belangrijkste uitdagingen waarmee wetenschappers worden geconfronteerd bij het ontwikkelen van deze technologie, is het vinden van materialen die goed kunnen presteren op een ultradun formaat. Maar nu, Onderzoekers van Berkeley denken dat ze het antwoord hebben.

Onder leiding van Sayeef Salahuddin, hoogleraar elektrotechniek en informatica, en afgestudeerde student Suraj Cheema, een team van onderzoekers is erin geslaagd om op silicium te groeien, een ultradun materiaal dat een unieke elektrische eigenschap vertoont die ferro-elektriciteit wordt genoemd. De bevindingen van het duo werden gepubliceerd in het nummer van 22 april van Natuur .

Ferro-elektriciteit verwijst naar een klasse materialen die niet alleen spontane elektrische polarisatie kan bereiken, maar ook de richting omkeren bij blootstelling aan een extern elektrisch veld, wat veelbelovend is voor de elektronica.

De doorbraak van het team toont ferro-elektrische effecten aan op een materiaal van slechts 1 nanometer dik, gelijk aan de grootte van slechts twee atomaire bouwstenen. Als resultaat, het materiaal kan de kleinste apparaten efficiënt van stroom voorzien met minder energie.

"We maken computerapparatuur die steeds kleiner wordt, kleiner en kleiner, " zei Salahuddin. "Je wilt geen dikke materialen gebruiken, omdat je de ruimte niet hebt. Met ons ferro-elektrisch materiaal, je hoeft je echt geen zorgen te maken over de ruimte."

Eerder, onderzoekers hadden met succes ferro-elektriciteit gestabiliseerd in dunnere en dunnere materialen. Maar onder ongeveer 3 nanometer, "ferro-elektriciteit neemt af in conventionele ferro-elektrische materialen, ' zei Cheema.

Tot nu. Het Berkeley-team kweekte gedoteerd hafniumoxide, een nanometer dik, op silicium. Het ultradunne materiaal vertoonde niet alleen ferro-elektriciteit, maar het effect was eigenlijk sterker dan het materiaal dat enkele nanometers dikker was - een "fundamentele doorbraak" op het gebied van ferro-elektriciteit, zei Salahuddin.

De bevinding zou kunnen leiden tot de creatie van meer geavanceerde batterijen en sensoren. Maar het werk is vooral veelbelovend voor geheugen- en logica-chips in computers.

De ontdekking van ferro-elektriciteit in films van slechts 1 nanometer dik betekent dat deze opslagcellen konden worden verkleind tot afmetingen die lager waren dan voorheen mogelijk werd geacht.

"We kunnen ferro-elektrische materialen kweken die tegenwoordig kunnen worden gebruikt bij de productie van computerchips, ' zei Salahuddin.