WPI-MANA ​​ha sviluppato i nanofilm dielettrici dalle prestazioni più elevate al mondo utilizzando perovskiti atomicamente sottili. Questa tecnologia potrebbe rivoluzionare la prossima generazione di elettronica.

Questa ricerca è stata condotta da un gruppo di ricerca WPI-MANA ​​guidato dal Principal Investigator Minoru Osada e dal direttore Takayoshi Sasaki di WPI-MANA ​​presso NIMS. I dispositivi elettronici stanno diventando sempre più piccoli, ma c'è un limite a quanto possono diventare piccoli usando i materiali e la tecnologia attuali. I materiali dielettrici ad alto possono essere la chiave per lo sviluppo di dispositivi elettronici del futuro.

Minoru Osada e colleghi hanno creato nanofilm dielettrici ad alte prestazioni utilizzando nanofogli di perovskite 2-D (Ca ₂ N / A _m−3 NbmO _3m+1 ; m =3-6) come elementi costitutivi. Gli ossidi di perovskite offrono un enorme potenziale per il controllo della loro ricca varietà di proprietà elettroniche, tra cui dielettrico e ferroelettrico ad alto .

I ricercatori hanno dimostrato la sintesi mirata di nanofilm composti da nanofogli di perovskite 2-D in un modo cellula-unità-cellula-unità. In questo sistema unico, i nanofogli di perovskite consentono un controllo preciso sullo spessore degli strati di perovskite con incrementi di ~ 0,4 nm (un'unità di perovskite) cambiando m, e tale ingegneria dello strato atomico migliora la risposta dielettrica ad alta e l'instabilità ferroelettrica locale. Il m =6 membro (Ca ₂ N / A ₃ Nb ₆ oh ₁₉ ) ha raggiunto la più alta costante dielettrica, r =~470, mai realizzato in tutti i dielettrici conosciuti nella regione ultrasottile inferiore a 10 nm.

I nanofogli di perovskite sono di importanza tecnologica per esplorare dielettrici ad alto κ in materiali 2-D, che hanno un grande potenziale in applicazioni elettroniche come memorie, condensatori, e dispositivi di cancello. In particolare, i nanofogli di perovskite offrivano capacità elevate basandosi su valori elevati a uno spessore molecolare. Circa ₂ N / A ₃ Nb ₆ oh ₁₉ ha mostrato una densità di capacità senza precedenti di circa 203 μF cm-2, che è di circa tre ordini di grandezza maggiore di quella dei condensatori ceramici attualmente disponibili, aprendo la strada a condensatori ad alta densità ultra-scalati.

Questi risultati forniscono una strategia per ottenere dielettrici/ferroelettrici 2-D ad alta da utilizzare nell'elettronica ultra-scalata e nella tecnologia post-grafene.