نازکترین ورق با خواص فروالکتریک ساخته شد

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری آنا، محققان دانشگاه ناگویا نازک‌ترین نانوورق از جنس نانوذرات باریم تیتانات، BaTiO ۳، را سنتز کردند که ضخامتی در حد ۱٫۸ نانومتر دارد و بر مسئله “اثر اندازه” و حفظ خصوصیات فروالکتریک غلبه می‌کند. این موفقیت باعث می‌شود کوچک‌سازی دستگاه‌ها را تسریع کند.

محققان موسسه مواد و سیستم‌های آینده در دانشگاه ناگویا در ژاپن نتایج یافته‌های خود را در قالب مقاله‌ای در نشریه Advanced Electronic Material منتشر کردند.

توسعه مواد بسیار نازک با عملکرد‌های الکترونیکی جدید یک حوزه بسیار رقابتی در تحقیقات است. چنین دستگاه‌هایی به ویژه در فروالکتریک‌ها از اهمیت ویژه‌ای برخوردار هستند. این توانایی برای معکوس کردن قطبش باعث می‌شود این مواد در ساخت حافظه مفید باشند.

با این حال، هرچه مواد مورد استفاده در این دستگاه‌ها کوچکتر می‌شوند، خواص غیر منتظره‌ای را نشان می‌دهند که کاربرد صنعتی آن‌ها را پیچیده می‌کند. یک مشکل بزرگ “اثر اندازه” است، همانطور که وقتی ضخامت مواد به چند نانومتر کاهش می‌یابد، خواص فروالکتریک آن از بین می‌رود.

تیمی از گروه شیمی مواد و سیستم‌های پایدار (IMAS) به رهبری پروفسور مینورو اوزادا، با استفاده از یک فرآیند محلول آبی، با موفقیت نانوورق از جنس نانوذرات باریم تیتانات عاری از نقص با خصوصیات فروالکتریک سنتز کرده است. نتیجه کار نازکترین فیلم آزادی است که تاکنون ساخته شده است. اگرچه این فیلم بسیار نازک است، اما دارای خواص فروالکتریک است که نشان‌دهنده پیشرفتی مهم در ساخت فیلم‌های نازک و فروالکتریک است.

مینورو اوزادا می‌گوید: سنتز BaTiO ۳ به یک فرآیند کلسیناسیون نیاز دارد که به دمای ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد یا بالاتر نیاز دارد. در مقابل، ما با استفاده از فرآیند خود، نانوذرات BaTiO ۳ را در دمای پایین ۶۰ درجه سانتیگراد سنتز کردیم. از آنجا که ضخامت فیلم با استفاده از این روش با تغییر زمان واکنش قابل کنترل است، سنتز نانوذرات با دو تا شش شبکه حاصل شد.

وی می‌افزاید: اگر نانوذرات با ضخامت چند نانومتر با خواص فروالکتریک سنتز شوند، انتظار می‌رود خواص جدید و برنامه‌های کاربردی جدیدی برای آن‌ها پیشنهاد شود. یافته‌های ما روشی مهم برای کوچک سازی دستگاه‌هایی مانند حافظه و خازن فراهم کند. از آنجایی که فن‌آوری‌های موجود هم از نظر مواد و هم از نظر ابعاد به محدودیت‌های خود رسیده‌اند ارائه چنین روش‌هایی، ضروری است.