آنتی فروالکتریک های نازک تر تبدیل به فروالکتریک می شوند

مواد ضد فروالکتریک با کاهش بیش از اندازه معین، فروالکتریک می شوند. این نتیجه جدید از محققان در ایالات متحده و فرانسه نشان می دهد که کاهش اندازه می تواند برای روشن کردن خواص غیرمنتظره در مواد اکسیدی و در واقع طیف وسیعی از دیگر سیستم های مهم فناوری مورد استفاده قرار گیرد.

مواد ضد فروالکتریک شامل واحدهایی هستند که به طور مرتب تکرار می شوند، که هر یک دارای یک دوقطبی الکتریکی هستند - یک بار مثبت و یک بار منفی. این دوقطبی ها از طریق ساختار کریستالی مواد و چنین فاصله های منظم به این معنی است که ضد فروالکتریک ها قطبش خالص صفر در مقیاس ماکرو دارند.

در حالی که فروالکتریک ها نیز کریستالی هستند، معمولا دو حالت پایدار با دو قطبش الکتریکی برابر و مخالف دارند. این بدان معنی است که دوقطبی ها در واحدهای تکرار شونده همه در یک جهت قرار دارند. پلاریزاسیون دوقطبی ها در یک ماده فروالکتریک نیز می تواند با اعمال میدان الکتریکی معکوس شود.

به لطف این خواص الکتریکی، آنتی فروالکتریک ها را می توان در برنامه های ذخیره سازی انرژی با چگالی بالا استفاده کرد در حالی که فروالکتریک ها برای ذخیره سازی حافظه خوب هستند.

بررسی مستقیم انتقال فاز مبتنی بر اندازه

در کار آنها که به تفصیل در مواد پیشرفته، محققان به رهبری رویجوان خو of دانشگاه کارولینای شمالی نیوبیت سدیم ضد فروالکتریک (NaNbO₃). در حالی که مطالعات نظری قبلی پیش‌بینی می‌کردند که باید یک انتقال فاز ضد فروالکتریک به فروالکتریک وجود داشته باشد زیرا این ماده نازک‌تر می‌شود، چنین اثر اندازه‌ای به صورت تجربی تأیید نشده بود. این به این دلیل بود که جدا کردن کامل اثر از سایر پدیده‌ها، مانند فشار ناشی از عدم تطابق شبکه بین لایه ماده و بستری که روی آن رشد کرده بود، دشوار بود.

برای غلبه بر این مشکل، Xu و همکارانش با وارد کردن یک لایه قربانی (که سپس آن را حل کردند) بین دو ماده، فیلم را از روی بستر برداشتند. این روش به آنها اجازه داد تا اثر بستر را به حداقل برسانند و مستقیماً انتقال فاز مبتنی بر اندازه را در مواد ضد فروالکتریک بررسی کنند.

محققان دریافتند که وقتی NaNbO₃ فیلم‌ها نازک‌تر از 40 نانومتر بودند، کاملا فروالکتریک شدند و بین 40 نانومتر تا 164 نانومتر، این ماده در برخی مناطق دارای فازهای فروالکتریک و در برخی دیگر فازهای ضد فروالکتریک است.

کشف هیجان انگیز

ژو می گوید: «یکی از چیزهای هیجان انگیزی که ما پیدا کردیم این بود که وقتی لایه های نازک در محدوده ای قرار می گرفتند که در آن نواحی فروالکتریک و پادفرالکتریک وجود داشت، می توانستیم مناطق ضد فروالکتریک را با اعمال میدان الکتریکی فروالکتریک کنیم. و این تغییر قابل برگشت نبود. به عبارت دیگر، ما می‌توانیم لایه نازک را تا ضخامت 164 نانومتر کاملا فروالکتریک بسازیم.

به گفته محققان، تغییرات فازی که آنها در مواد ضد فروالکتریک بسیار نازک مشاهده کردند، با اعوجاج سطح لایه ها به وجود می آید. ناپایداری در سطح در سراسر مواد موج می زند - چیزی که وقتی مواد ضخیم تر است امکان پذیر نیست.

دیودهای دیواری دامنه فروالکتریک انعطاف پذیر می شوند

Xu می گوید: "کار ما نشان می دهد که این اثرات اندازه می تواند به عنوان یک دکمه تنظیم موثر برای روشن کردن خواص غیرمنتظره در مواد اکسید استفاده شود." دنیای فیزیک. ما انتظار داریم با استفاده از این اثرات، پدیده های نوظهور بیشتری را در سایر سیستم های غشایی اکسید کشف کنیم.

محققان می گویند که روی ساخت NaNbO کار می کنند₃ دستگاه های مبتنی بر لایه نازک برای بررسی خواص الکتریکی در مقیاس ماکرو. Xu می گوید: "ما امیدواریم که بتوانیم پایداری فاز را دستکاری کنیم و خواص الکتریکی پیشرفته ای را در این دستگاه ها بدست آوریم که برای کاربردهای بالقوه مفید خواهد بود."

• محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
• پلاتوبلاک چین. Web3 Metaverse Intelligence. دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
• منبع: https://physicsworld.com/a/thinner-antiferroelectrics-become-ferroelectric/