Новости перспективных технологий

Сегнетоэлектрики проявили неожиданные таланты

Изображение с сайта science.compulenta.ru

Группа учёных под руководством профессора Мартина Лэйна (Martin Lane) из Иллинойсского университета в Урбане и Шампейне (США), исследуя ряд сегнетоэлектрических материалов, выявила у них совершенно неожиданные свойства.

Сегнетоэлектриками, напомним, называют такие кристаллы, в которых при определённых температурах возникает спонтанная поляризация, причём без внешнего электрического поля. При температуре, соответствующей диэлектрической точке Кюри, их кристаллическая модификация меняется, и спонтанная поляризация исчезает. В последнее время чрезвычайно высоко стали оценивать перспективы таких материалов для создания микросхем и памяти, способных работать в условиях высокой радиации (например, на космических аппаратах).

Мартин Лэйн (справа) и его сотрудники Картик Джамбунатан (Karthik Jambunathan, в центре) и Венгадеш Мангалам (Vengadesh Mangalam) (фото L. Brian Stauffer).

При поэтапно осуществляемом синтезе сегнетоэлектриков PbZr_1-xTi_xO₃ в виде тонких плёнок авторам удалось получить деформацию, достигающую примерно 4,5 × 10⁵ м^–1, и соответствующие исключительно необычные сегнетоэлектрические свойства.

Так, материал имел встроенное электрическое поле интенсивностью до 200 кВ/см. Чтобы достичь этого, учёные выращивали плёнки из цирконат-титаната свинца не на единой по химическому составу основе, а слегка варьируя содержание циркония и титана сверху вниз по всей толщине плёнки. Ранее другие исследователи пробовали изменять свойства цирконата-титаната свинца давлением, однако слишком сильное давление вместо деформации, напротив, возвращало сегнетоэлектрик в исходное состояние.

При изменении состава такой эффект не возникал, оттого деформация и напряжённость электрического поля в сегнетоэлектриках смогли достичь необычайно высоких значений.

Что это даёт? Сегодня каждая ячейка сегнетоэлектрической памяти для реализации считывания из неё должна сменить полярность. По сути, это значит, что каждый бит при чтении с сегнетоэлектриков стирается и сравнивается с битом обращения. Естественно, это замедляет чтение с такой памяти и резко сокращает её ресурс (что-то вроде считывания с CD-RW, которое всякий раз требовало бы перезаписи диска). Если же сегнетоэлектрическую память делать на основе материала со столь огромным модулируемым встроенным электрическим полем, то изменения полярности для считывания не потребуются. Естественно, конечное устройство также может быть намного меньше и долговечнее.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Advanced Material.

Информация с сайта science.compulenta.ru по материалам Иллинойсского университета в Урбане и Шампейне.

Автор оригинального текста: Александр Березин.