पतले एंटीफेरोइलेक्ट्रिक्स फेरोइलेक्ट्रिक बन जाते हैं

एक निश्चित आकार से अधिक कम होने पर, एंटीफेरोइलेक्ट्रिक सामग्री फेरोइलेक्ट्रिक बन जाती है। अमेरिका और फ्रांस के शोधकर्ताओं के इस नए परिणाम से पता चलता है कि आकार में कमी का उपयोग ऑक्साइड सामग्री और वास्तव में अन्य तकनीकी रूप से महत्वपूर्ण प्रणालियों में अप्रत्याशित गुणों को चालू करने के लिए किया जा सकता है।

एंटीफेरोइलेक्ट्रिक सामग्रियों में नियमित रूप से दोहराई जाने वाली इकाइयाँ शामिल होती हैं, जिनमें से प्रत्येक में एक विद्युत द्विध्रुव होता है - एक सकारात्मक चार्ज जो एक नकारात्मक के साथ जुड़ा होता है। ये द्विध्रुव पदार्थ की क्रिस्टलीय संरचना के माध्यम से वैकल्पिक होते हैं और ऐसी नियमित दूरी का मतलब है कि एंटीफेरोइलेक्ट्रिक्स में मैक्रोस्केल पर शून्य शुद्ध ध्रुवीकरण होता है।

जबकि फेरोइलेक्ट्रिक्स भी क्रिस्टलीय होते हैं, उनमें आमतौर पर दो समान और विपरीत विद्युत ध्रुवीकरण के साथ दो स्थिर अवस्थाएँ होती हैं। इसका मतलब है कि दोहराई जाने वाली इकाइयों में सभी द्विध्रुव एक ही दिशा में इंगित करते हैं। फेरोइलेक्ट्रिक सामग्री में द्विध्रुवों के ध्रुवीकरण को विद्युत क्षेत्र लागू करके उलटा भी किया जा सकता है।

इन विद्युत गुणों के लिए धन्यवाद, एंटीफेरोइलेक्ट्रिक्स का उपयोग उच्च-घनत्व ऊर्जा भंडारण अनुप्रयोगों में किया जा सकता है जबकि फेरोइलेक्ट्रिक्स मेमोरी स्टोरेज के लिए अच्छे हैं।

सीधे आकार-संचालित चरण संक्रमण की जांच करना

उनके काम में, जिसका विवरण दिया गया है उन्नत सामग्री, शोधकर्ताओं के नेतृत्व में रुइजुआन जू of उत्तरी कैरोलिना विश्वविद्यालय एंटीफेरोइलेक्ट्रिक सोडियम नाइओबाइट (NaNbO) का अध्ययन किया₃). जबकि पिछले सैद्धांतिक अध्ययनों ने भविष्यवाणी की थी कि एंटीफेरोइलेक्ट्रिक-टू-फेरोइलेक्ट्रिक चरण संक्रमण होना चाहिए क्योंकि इस सामग्री को पतला बनाया गया था, ऐसे आकार के प्रभाव को प्रयोगात्मक रूप से सत्यापित नहीं किया गया था। ऐसा इसलिए था क्योंकि प्रभाव को अन्य घटनाओं से पूरी तरह से अलग करना मुश्किल था, जैसे कि सामग्री फिल्म और जिस सब्सट्रेट पर इसे उगाया गया था, उसके बीच जाली बेमेल से उत्पन्न होने वाला तनाव।

इस समस्या को दूर करने के लिए, जू और सहकर्मियों ने दो सामग्रियों के बीच एक बलि परत डालकर (जिसे उन्होंने फिर भंग कर दिया) फिल्म को सब्सट्रेट से हटा दिया। इस विधि ने उन्हें सब्सट्रेट प्रभाव को कम करने और एंटीफेरोइलेक्ट्रिक सामग्री में आकार-संचालित चरण संक्रमण की सीधे जांच करने की अनुमति दी।

शोधकर्ताओं ने पाया कि जब NaNbO₃ फिल्में 40 एनएम से पतली थीं, वे पूरी तरह से फेरोइलेक्ट्रिक बन गईं, और 40 एनएम से 164 एनएम के बीच, सामग्री में कुछ क्षेत्रों में फेरोइलेक्ट्रिक चरण और अन्य में एंटीफेरोइलेक्ट्रिक चरण शामिल थे।

रोमांचक खोज

जू कहते हैं, "हमने जो रोमांचक चीजें पाईं उनमें से एक यह थी कि जब पतली फिल्में उस सीमा में थीं जहां फेरोइलेक्ट्रिक और एंटीफेरोइलेक्ट्रिक दोनों क्षेत्र थे, तो हम विद्युत क्षेत्र को लागू करके एंटीफेरोइलेक्ट्रिक क्षेत्रों को फेरोइलेक्ट्रिक बना सकते थे।" “और यह परिवर्तन प्रतिवर्ती नहीं था। दूसरे शब्दों में, हम 164 एनएम तक की मोटाई पर पतली फिल्म को पूरी तरह से फेरोइलेक्ट्रिक बना सकते हैं।

शोधकर्ताओं के अनुसार, उन्होंने बहुत पतली एंटीफेरोइलेक्ट्रिक सामग्रियों में जो चरण परिवर्तन देखे, वे फिल्मों की सतह के विकृत होने के कारण आते हैं। सतह पर अस्थिरता पूरी सामग्री में तरंगित होती है - कुछ ऐसा जो सामग्री के मोटा होने पर संभव नहीं है।

फेरोइलेक्ट्रिक डोमेन वॉल डायोड लचीले हो जाते हैं

"हमारा काम दिखाता है कि इन आकार प्रभावों का उपयोग ऑक्साइड सामग्री में अप्रत्याशित गुणों को चालू करने के लिए एक प्रभावी ट्यूनिंग नॉब के रूप में किया जा सकता है," जू बताते हैं भौतिकी की दुनिया. "हम इन प्रभावों का उपयोग करके अन्य ऑक्साइड झिल्ली प्रणालियों में और अधिक उभरती घटनाओं की खोज करने की उम्मीद करते हैं।"

शोधकर्ताओं का कहना है कि वे NaNbO के निर्माण पर काम कर रहे हैं₃ मैक्रोस्केल पर विद्युत गुणों की जांच के लिए पतली-फिल्म आधारित उपकरण। जू कहते हैं, "हमें उम्मीद है कि हम चरण स्थिरता में हेरफेर करने और इन उपकरणों में उन्नत विद्युत गुण प्राप्त करने में सक्षम होंगे, जो संभावित अनुप्रयोगों के लिए उपयोगी होंगे।"

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• स्रोत: https://physicsworld.com/a/thinner-antiferroelectrics-become-ferroelectric/