Recent onderzoek heeft de omvangsbeperking van traditionele ferro-elektrische effecten doorbroken en heeft experimenteel bewijs en theoretische simulaties opgeleverd om te bevestigen dat een structuur met slechts 5.000 atomen nog steeds ferro-elektrische effecten in vaste toestand kan vertonen.

De onderzoeken, uitgevoerd door een gezamenlijk team uit Israël en China, zijn gepubliceerd in Nature Electronics en Natuurcommunicatie onder de titels "Ferro-elektriciteit in nul-dimensionaal" en "0D van der Waals grensvlak glijdende ferro-elektriciteit", respectievelijk.

Het ferro-elektrische effect is een fysisch fenomeen dat in het begin van de 20e eeuw werd ontdekt door Joseph Valasek, en het biedt een belangrijke technologische route voor het bereiken van informatieopslag. Traditionele ferro-elektrische effecten zijn onderhevig aan groottebeperkingen.

"Wanneer de omvang van traditionele ferro-elektrische materialen afneemt, kan de aanzienlijke invloed van het depolarisatieveld ertoe leiden dat de oorspronkelijke polarisatiekarakteristieken verdwijnen", leggen prof. Guo Yao en prof. Alla Zak uit. "Dit grootte-effect beperkt de toepassing van ferro-elektrische materialen in opslagapparaten met hoge dichtheid."

Prof. Guo Yao van het Beijing Institute of Technology, prof. Alla Zak van het Holon Institute of Technology, en medewerkers gebruikten wolfraamdisulfide-nanobuisjes om een ​​interface te construeren met ongeveer 5.000 atomen op nanoschaal, en observeerden weerstandsveranderingen en hysteresisverschijnselen in ferro-elektrische diodes op de nanoschaal. interface.

Door verdere experimentele en theoretische verificatie werd bevestigd dat het elektrische gedrag van de ferro-elektrische diode te wijten was aan roosterslip op het grensvlak, waardoor het apparaat weerstandsveranderingen kon produceren die geschikt zijn voor informatieopslag en programmeerbare fotovoltaïsche reacties over vrijwel het gehele golflengtebereik van zichtbaar licht. . "We zijn verrast dat een interfacesysteem van 5.000 atomen zo'n rijke functionaliteit kan produceren", zeggen de onderzoekers.

Prof. Reshef Tenne, van het Weizmann Institute of Science in Israël en co-auteur van deze studie, is van mening dat deze verkleinde ferro-elektriciteit belangrijke voordelen heeft voor toekomstige informatieopslag met hoge dichtheid. Hij is ook van mening dat dit onderzoek van groot belang is bij het verkleinen van ferro-elektrische apparaten.

Meer informatie: Yue Niu et al, 0D van der Waals grensvlakferro-elektriciteit, Natuurcommunicatie (2023). DOI:10.1038/s41467-023-41045-8

Yan Sun et al., Mesoscopisch glijdende ferro-elektriciteit mogelijk gemaakt fotovoltaïsch willekeurig toegankelijk geheugen voor kunstmatig zichtsysteem op materiaalniveau, Nature Communications (2022). DOI:10,1038/s41467-022-33118-x

Katharina Zeissler, Ferro-elektriciteit in nuldimensies, Natuurelektronica (2023). DOI:10.1038/s41928-023-01085-w

Journaalinformatie: Natuurcommunicatie , Natuurelektronica

Aangeboden door Universiteit voor Wetenschap en Technologie Beijing