Daha ince antiferroelektrikler ferroelektrik olur

Belirli bir boyutun ötesinde küçültülen antiferroelektrik malzemeler ferroelektrik hale gelir. ABD ve Fransa'daki araştırmacılardan elde edilen bu yeni sonuç, boyut küçültmenin oksit malzemelerde ve aslında bir dizi teknolojik açıdan önemli sistemlerde beklenmedik özellikleri açmak için kullanılabileceğini gösteriyor.

Antiferroelektrik malzemeler, her biri negatif yük ile eşleştirilmiş bir pozitif yük olan bir elektrik dipolüne sahip, düzenli olarak tekrarlanan birimlerden oluşur. Bu dipoller malzemenin kristal yapısı boyunca değişmektedir ve bu tür düzenli aralıklar, antiferroelektriklerin makro ölçekte sıfır net polarizasyona sahip olduğu anlamına gelmektedir.

Ferroelektrikler de kristal olmasına rağmen genellikle iki eşit ve zıt elektrik polarizasyonuna sahip iki kararlı duruma sahiptirler. Bu, tekrar eden birimlerdeki dipollerin hepsinin aynı yöne işaret ettiği anlamına gelir. Ferroelektrik bir malzemedeki dipollerin polarizasyonu, bir elektrik alanının uygulanmasıyla da tersine çevrilebilir.

Bu elektriksel özellikler sayesinde antiferroelektrikler yüksek yoğunluklu enerji depolama uygulamalarında kullanılabilirken, ferroelektrikler hafıza depolama için iyidir.

Boyuta dayalı faz geçişini doğrudan araştırmak

ayrıntılı olarak inceledikleri çalışmalarında, Gelişmiş malzemelerliderliğindeki araştırmacılar Ruijuan Xu of Kuzey Karolina Üniversitesi antiferroelektrik sodyum niyobiti (NaNbO) inceledi₃). Önceki teorik çalışmalar, bu malzeme inceltildiğinde antiferroelektrikten ferroelektriğe bir faz geçişi olması gerektiğini öngörse de, böyle bir boyut etkisi deneysel olarak doğrulanmamıştı. Bunun nedeni, etkiyi, malzeme filmi ile üzerinde büyütüldüğü alt tabaka arasındaki kafes uyumsuzluğundan kaynaklanan gerginlik gibi diğer olaylardan tamamen ayırmanın zor olmasıydı.

Bu sorunun üstesinden gelmek için Xu ve meslektaşları, iki malzeme arasına kurban bir katman (daha sonra çözünecek) yerleştirerek filmi alt tabakadan kaldırdılar. Bu yöntem, substrat etkisini en aza indirmelerine ve antiferroelektrik malzemedeki boyuta dayalı faz geçişini doğrudan araştırmalarına olanak sağladı.

Araştırmacılar şunu buldu: NaNbO₃ filmlerin 40 nm'den daha ince olması, tamamen ferroelektrik hale gelmesi ve 40 nm ila 164 nm arasında malzemenin bazı bölgelerde ferroelektrik fazlar, diğerlerinde ise antiferroelektrik fazlar içermesidir.

Heyecan verici keşif

Xu, "Bulduğumuz heyecan verici şeylerden biri, ince filmler hem ferroelektrik hem de antiferroelektrik bölgelerin bulunduğu aralıkta olduğunda, bir elektrik alanı uygulayarak antiferroelektrik bölgeleri ferroelektrik hale getirebilmemizdi" diyor. “Ve bu değişiklik geri döndürülemezdi. Başka bir deyişle, ince filmi 164 nm'ye kadar kalınlıklarda tamamen ferroelektrik hale getirebiliriz."

Araştırmacılara göre çok ince antiferroelektrik malzemelerde gözlemledikleri faz değişiklikleri, filmlerin yüzeyinin bozulmasıyla ortaya çıkıyor. Yüzeydeki dengesizlikler malzeme boyunca dalgalanır; malzeme daha kalın olduğunda bu mümkün değildir.

Ferroelektrik etki alanı duvar diyotları esnekleşiyor

Xu, "Çalışmamız, bu boyut efektlerinin, oksit malzemelerde beklenmedik özellikleri açmak için etkili bir ayar düğmesi olarak kullanılabileceğini gösteriyor" diyor. Fizik dünyası. "Bu etkileri kullanarak diğer oksit membran sistemlerinde daha fazla ortaya çıkan fenomeni keşfetmeyi bekliyoruz."

Araştırmacılar NaNbO üretimi üzerinde çalıştıklarını söylüyor₃ Makro ölçekte elektriksel özellikleri araştırmak için ince film tabanlı cihazlar. Xu, "Bu cihazlarda faz stabilitesini değiştirebilmeyi ve gelişmiş elektriksel özellikler elde edebilmeyi umuyoruz, bu da potansiyel uygulamalar için faydalı olacaktır" diyor.

• SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
• Plato blok zinciri. Web3 Metaverse Zekası. Bilgi Güçlendirildi. Buradan Erişin.
• Kaynak: https://physicsworld.com/a/thinner-antiferroelectrics-become-ferroelectric/