Ricerche recenti hanno superato i limiti dimensionali degli effetti ferroelettrici tradizionali, fornendo prove sperimentali e simulazioni teoriche per confermare che una struttura con un minimo di 5.000 atomi può ancora mostrare effetti ferroelettrici allo stato solido.
Gli studi, condotti da un team congiunto di Israele e Cina, sono pubblicati su Nature Electronics e Comunicazioni sulla natura rispettivamente sotto i titoli "Ferroelettricità in zero-dimensionale" e "0D van der Waals interfacciale scorrevole Ferroelettricità".
L'effetto ferroelettrico è un fenomeno fisico scoperto all'inizio del XX secolo da Joseph Valasek e fornisce un importante percorso tecnologico per ottenere l'archiviazione delle informazioni. Gli effetti ferroelettrici tradizionali sono soggetti a limitazioni dimensionali.
"Quando le dimensioni dei materiali ferroelettrici tradizionali diminuiscono, la significativa influenza del campo di depolarizzazione può far scomparire le caratteristiche di polarizzazione originali", spiegano il Prof. Guo Yao e il Prof. Alla Zak. "Questo effetto dimensionale limita l'applicazione di materiali ferroelettrici nei dispositivi di stoccaggio ad alta densità."
Il Prof. Guo Yao del Beijing Institute of Technology, il Prof. Alla Zak dell'Holon Institute of Technology e i collaboratori hanno utilizzato nanotubi di disolfuro di tungsteno per costruire un'interfaccia con circa 5.000 atomi su scala nanometrica e hanno osservato cambiamenti di resistenza e fenomeni di isteresi nei diodi ferroelettrici all'estremità interfaccia.
Attraverso ulteriori verifiche sperimentali e teoriche, è stato confermato che il comportamento elettrico del diodo ferroelettrico era dovuto allo scorrimento del reticolo sull'interfaccia, consentendo al dispositivo di produrre variazioni di resistenza adatte alla memorizzazione di informazioni e risposte fotovoltaiche programmabili su quasi tutta la gamma di lunghezze d'onda della luce visibile. . "Siamo sorpresi che un sistema di interfaccia da 5.000 atomi possa produrre funzionalità così ricche", affermano i ricercatori.
Il prof. Reshef Tenne, del Weizmann Institute of Science in Israele e coautore di questo studio, ritiene che questa ferroelettricità ridotta presenti importanti vantaggi per il futuro stoccaggio di informazioni ad alta densità. Ritiene inoltre che questa ricerca sia di grande importanza per la riduzione delle dimensioni dei dispositivi ferroelettrici.
Ulteriori informazioni: Yue Niu et al, ferroelettricità interfacciale di 0D van der Waals, Nature Communications (2023). DOI:10.1038/s41467-023-41045-8
Yan Sun et al, La ferroelettricità scorrevole mesoscopica ha abilitato la memoria ad accesso casuale fotovoltaico per il sistema di visione artificiale a livello materiale, Nature Communications (2022). DOI:10.1038/s41467-022-33118-x
Katharina Zeissler, Ferroelettricità a dimensioni zero, Nature Electronics (2023). DOI:10.1038/s41928-023-01085-w
Informazioni sul giornale: Comunicazioni sulla natura , Elettronica naturale
Fornito dall'Università della Scienza e della Tecnologia di Pechino
