Доказана наноразмерная проводимость ферроэлектриков

Перспективы электроники в наномасштабе могут быть еще более многообещающими после первых наблюдений металлической проводимости в ферроэлектрических нанообластях.

Об этом сообщили ученые из Ок-Риджской национальной лаборатории.

Ферроэлектрические материалы, которые способны переключать поляризацию с применением электрического поля, долгое время использовались в устройствах, таких как аппараты УЗИ и ультразвуковые датчики. И вот теперь открытия электронных свойств ферроэлектриков открывают новые возможности их применения в наноразмерной электронике и хранении данных.

В работе, опубликованной в издании Nano Letters, ученые продемонстрировали металлическую проводимость в ферроэлектрической пленке, которая в ином случае действует как изолятор. Это переходное состояние было спрогнозировано свыше 40 лет назад теоретиками, однако до сих пор не было доказано экспериментально.

«Это открытие однозначно определяет новый канал проводимости, который проникает чрез изолирующую матрицу ферроэлектриков, что в свою очередь открывает потенциально захватывающие возможности для пишущей и стирающей цепи в наномасштабе», заявил ведущий автор Петр Максимович.

Способность использовать только электрическое поле в качестве кнопки для настройки как магнитуды металлической проводимости ферроэлектриков и типа носителей заряда, является особенно захватывающей. Выполнение последнего условия в полупроводнике потребовало бы изменения композиции материала.

«Мы можем не только включать металлическую проводимость, но и если продолжить изменять уровень смещения, то можно добиться очень точного контроля поведения», сказал Максимович. «И чем меньше нанообласть, тем лучше ее проводимость. Все это происходит в одном и том же состоянии материала, и мы можем наблюдать преобразованию от изолятора до хорошего или плохого проводника достаточно быстро. Это свойство особенно привлекательно для применения и также приводит к интересным фундаментальным  вопросам о точном механизме металлической проводимости».

Хотя ученые в ходе исследования сосредоточились на известной ферроэлектрической пленке под названием титанат свинца-цирконата, они ожидают, что их результаты сохранятся и в случае с более широким множеством ферроэлектрических материалов.

«Мы также ожидаем, что, расширяя наши исследования на мультиферроики или сегнетомагнетики, материалы смешанной фазы и антиферроэлектрики продемонстрируют целое семейство ранее неизвестных электронных свойств», заключил соавтор Сергей Калинин.

10.01.2012