Ученые обнаружили неожиданное свойство диоксида титана (TiO₂): материал, который в обычном состоянии не является сегнетоэлектриком, приобретает такие свойства при толщине пленки около 3 нм и менее. Причем эффект сохраняется даже при толщине всего 1 нм. Открытие может помочь в создании сверхкомпактной энергонезависимой памяти и энергоэффективной логики. Исследование провели специалисты Калифорнийск
Ученые обнаружили неожиданное свойство диоксида титана (TiO₂): материал, который в обычном состоянии не является сегнетоэлектриком, приобретает такие свойства при толщине пленки около 3 нм и менее. Причем эффект сохраняется даже при толщине всего 1 нм. Открытие может помочь в создании сверхкомпактной энергонезависимой памяти и энергоэффективной логики. Исследование провели специалисты Калифорнийского университета в Беркли и Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли.
Сегнетоэлектрики обладают собственной электрической поляризацией, направление которой можно переключать внешним полем. Благодаря этому два устойчивых состояния материала можно использовать для хранения информации без постоянной подачи питания. Обычно при сильном уменьшении толщины такие свойства, наоборот, ослабевают или исчезают.
Исследователи решили проверить обратный сценарий: может ли обычный диэлектрик приобрести сегнетоэлектрические свойства именно из-за уменьшения толщины. Для этого они изготовили методом атомно-слоевого осаждения пленки TiO₂ толщиной от 1 до 10 нм. Материал удалось наносить непосредственно на кремний, диоксид кремния и углеродные поверхности при температуре ниже 400 °C.
Неожиданная трансформация начиналась примерно на отметке 3 нм. По мере уменьшения толщины кристаллическая решетка TiO₂ все сильнее искажалась, ее симметрия нарушалась, а атомы смещались. В результате возникала переключаемая электрическая поляризация — один из главных признаков сегнетоэлектрического состояния.
Об авторе
