Исследователи из Нагойского университета синтезировали самые тонкие в мире нанолисты BaTiO3 толщиной 1,8 нм, преодолев проблему «размерного эффекта» и сохранив сегнетоэлектрические свойства. Этот прорыв позволяет миниатюризировать устройства и может привести к новым свойствам и приложениям.
Исследователи из Института будущих материалов и систем Университета Нагоя в Японии успешно синтезировали нанолисты титаната бария (BaTiO3) толщиной 1,8 нанометра — самой тонкой из когда-либо созданных для отдельно стоящих пленок. Учитывая, что толщина связана с функциональностью, их выводы открывают двери для более компактных и эффективных устройств.
Разработка все более тонких материалов с новыми электронными функциями является высококонкурентной областью исследований. Такие устройства особенно важны в сегнетоэлектриках, материалах, поляризация которых может быть изменена электрическим полем. Эта способность изменять поляризацию делает эти материалы полезными для памяти и генерации вибрационной энергии.
Однако по мере того, как материалы, используемые в этих устройствах, становятся меньше, они проявляют неожиданные свойства, которые усложняют их промышленное использование. Большой проблемой является «размерный эффект», так как при уменьшении толщины материала до нескольких нанометров его сегнетоэлектрические свойства исчезают.
Теперь команда из факультета химии материалов Нагойского университета и Института материалов и систем устойчивого развития (IMASS) под руководством профессора Минору Осада (он/он) успешно синтезировала бездефектные нанолисты BaTiO3 с сегнетоэлектрическими свойствами при толщине 1,8 нм с использованием процесса в водном растворе. В результате получается самая тонкая отдельно стоящая пленка из когда-либо созданных. Хотя пленка тонкая, она обладает сегнетоэлектрическими свойствами, что представляет собой важный прорыв в производстве тонких сегнетоэлектрически активных пленок.
«Однако для BaTiO3, типичного сегнетоэлектрического материала, сложно синтезировать нанолисты обычным синтетическим методом. Поэтому необходимо было разработать новый синтетический метод», — сказал Осада. «Как правило, для синтеза BaTiO3 требуется процесс прокаливания, требующий температуры 1000°C или выше. Напротив, мы синтезировали нанолисты BaTiO3 при низкой температуре 60 ° C, используя наш процесс. Поскольку с помощью этого метода можно контролировать толщину пленки, изменяя время реакции, был достигнут синтез нанолистов с двумя-шестью решетками».
«Если в сегнетоэлектриках удастся синтезировать нанолисты толщиной в несколько нанометров, ожидается открытие новых свойств и приложений. Наши результаты должны предоставить важный метод миниатюризации таких устройств, как память и конденсаторы», — продолжил он. «Поскольку существующие технологии уже достигли своих пределов как с точки зрения материалов, так и процессов, такие методы, как наши, необходимы. Они предлагают резкое повышение производительности и технологических инноваций за счет новых материалов и процессов».
No comments:
Post a Comment