Uno studio dell'UNSW pubblicato oggi in Comunicazioni sulla natura presenta un entusiasmante passo avanti verso la nanoelettronica a parete di dominio:una nuova forma di elettronica futura basata su percorsi di conduzione su nanoscala, e che potrebbe consentire un'archiviazione di memoria estremamente densa.

I ricercatori FLEET della UNSW School of Materials Science and Engineering hanno compiuto un passo importante nella risoluzione della principale sfida di lunga data della tecnologia della stabilità delle informazioni.

Le pareti di dominio sono difetti topologici "atomicamente taglienti" che separano regioni di polarizzazione uniforme nei materiali ferroelettrici.

I muri di dominio nei materiali ferroelettrici possiedono proprietà affascinanti, e sono considerati entità separate con proprietà che sono notevolmente diverse dal materiale ferroico sfuso genitore.

Queste proprietà sono determinate da cambiamenti nella struttura, simmetria e chimica confinate all'interno del muro.

"Questo è il punto di partenza fondamentale alla base della nanoelettronica della parete di dominio, ", afferma l'autore dello studio, il prof Jan Seidel.

La proprietà di "commutazione" dei materiali ferroelettrici li rende un candidato popolare per la nanoelettronica a bassa tensione. In un transistor ferroelettrico, stati di polarizzazione distinti rappresenterebbero lo zero computazionale e gli stati uno dei sistemi binari.

Però, la stabilità delle informazioni di polarizzazione memorizzate si è rivelata una sfida nell'applicazione della tecnologia all'archiviazione dei dati, soprattutto per dimensioni di dominio su nanoscala molto piccole, che sono desiderati per alte densità di stoccaggio.

"Lo stato di polarizzazione nei materiali ferroelettrici decade tipicamente in pochi giorni o poche settimane, il che significherebbe un errore di archiviazione delle informazioni in qualsiasi sistema di archiviazione dei dati del dominio, ", afferma l'autore Prof Nagy Valanoor.

Il periodo di tempo in cui le informazioni possono essere conservate nei materiali ferroelettrici, cioè la stabilità delle informazioni di polarizzazione memorizzate, è quindi una caratteristica chiave delle prestazioni.

Ad oggi, questo annoso problema dell'instabilità delle informazioni è stato uno dei principali limiti all'applicazione della tecnologia.

Lo studio indaga il materiale ferroelettrico BiFeO3 (BFO) con difetti di progettazione appositamente introdotti nei film sottili. Questi difetti di progettazione possono bloccare le pareti del dominio nel materiale, prevenire efficacemente il processo di rilassamento del dominio ferroelettrico che guida la perdita di informazioni.

"Abbiamo utilizzato un metodo di 'ingegneria dei difetti' per progettare e fabbricare uno speciale film sottile di BFO che non è suscettibile di perdita di ritenzione nel tempo, " dice l'autore principale Dr. Daniel Sando.

Il pinning delle pareti del dominio è quindi il fattore principale utilizzato per progettare una ritenzione di polarizzazione molto lunga.

"La novità di questa nuova ricerca risiede nella fissazione controllata con precisione del muro del dominio, che ci ha permesso di realizzare una ritenzione di polarizzazione superiore, ", afferma l'autore principale Dawei Zhang.

La ricerca fornisce nuove idee e concetti critici per la nanoelettronica basata su pareti di dominio per l'archiviazione di dati non volatili e architetture di dispositivi logici.

Inoltre, il sistema in fase mista BFO-LAO è un terreno fertile per altre interessanti proprietà fisiche, compresa la risposta piezoelettrica, deformazione indotta dal campo, effetti elettrocromici, momenti magnetici, conducibilità elettrica e proprietà meccaniche.