Nuova ricerca della Flinders University e dell'UNSW Sydney, pubblicata su ACS Nano journal, esplora la polarizzazione commutabile in una nuova classe di ossidi metallici compatibili con il silicio e apre la strada allo sviluppo di dispositivi avanzati tra cui archiviazione di dati ad alta densità, elettronica a bassissimo consumo energetico, raccolta flessibile di energia e dispositivi indossabili.
Lo studio fornisce la prima osservazione della ferroelettricità intrinseca su scala nanometrica nei film sottili di ossido di zinco sostituiti con magnesio (film sottili di ossido metallico con semplici strutture cristalline di wurtzite).
I ferroelettrici simili ai magneti mostrano una proprietà elettrica corrispondente nota come polarizzazione elettrica permanente, che deriva da dipoli elettrici dotati di estremità o poli uguali ma caricati in modo opposto.
La polarizzazione può essere modificata ripetutamente tra due o più stati o direzioni equivalenti quando sottoposta a un campo elettrico esterno e, quindi, i materiali polari commutabili sono attivamente presi in considerazione per numerose applicazioni tecnologiche, tra cui veloci memorie di computer nanoelettronici e dispositivi elettronici a bassa energia.
"I risultati della ricerca offrono spunti significativi sulla polarizzazione commutabile in una nuova classe di ossidi metallici molto più semplici compatibili con il silicio con strutture cristalline di wurtzite e gettano le basi per lo sviluppo di dispositivi avanzati", afferma il corrispondente e ultimo autore Dr. Pankaj Sharma, docente alla Flinders University.
"Il sistema materiale dimostrato offre implicazioni molto reali e importanti per la nuova tecnologia e la ricerca traducibile", afferma Jan Seidel, autore corrispondente, professore dell'UNSW Sydney.
Storicamente, è stato scoperto che questa proprietà tecnologicamente importante esiste in ossidi di perovskite complessi che incorporano una gamma di cationi di metalli di transizione che portano a diversi fenomeni fisici come la multiferroicità, il magnetismo o persino la superconduttività.
"Tuttavia, l'integrazione di questi ossidi complessi nei processi di produzione dei semiconduttori è stata una sfida significativa a causa dei rigorosi requisiti di lavorazione legati, ad esempio, al budget termico e al controllo preciso di molteplici elementi costitutivi. Il presente studio fornisce quindi una potenziale soluzione", afferma First autore Haoze Zhang (UNSW, Sydney).
Ulteriori informazioni: Haoze Zhang et al, Robusta polarizzazione commutabile e caratteristiche elettroniche accoppiate dell'ossido di zinco drogato con magnesio, ACS Nano (2023). DOI:10.1021/acsnano.3c04937
Informazioni sul giornale: ACS Nano
Fornito dalla Flinders University
