Теперь, Хироши Фунэкубо и коллеги в Токийском технологическом институте, в сотрудничестве с исследователями по Японии, провели эксперименты, чтобы определить сегнетоэлектрические свойства неорганического комплекса, названного гафниевой окисью (HfO2) впервые. Кардинально, кристаллическая структура HfO2 позволяет ему быть депонированным в ультратонких пленках, означая, что это может оказаться неоценимым для технологий следующего поколения.Сегнетоэлектрические свойства происходят от формы и структуры используемого кристалла. Команда знала, что ‘призматический’ кристалл HfO2, вероятно, покажет сегнетоэлектричество.
Команда Фунэкубо хотела точно определить непосредственную поляризацию материала и температуру Кюри (пункт, выше которого материал прекращает быть сегнетоэлектрической должной реструктуризацией кристалла). Чтобы сделать это, они должны были вырастить тщательно заказанный кристалл на основании, процессе, известном как эпитаксия, которая даст им четко определенные данные по уровню атомов.Исследователи нашли, что один конкретный эпитаксиальный фильм, маркировал YHO-7, показанное сегнетоэлектричество с непосредственной поляризацией 45μ C/cm и температура Кюри 450 °C (см. изображение).
Результаты эксперимента подтверждают более ранние предсказания, используя первые принципиальные вычисления.С научной и промышленной точки зрения температура Кюри 450 °C очень интересна, потому что это означает, что материал мог выполнить функции для будущих технологий. В отличие от многих существующих сегнетоэлектрических материалов, новая тонкая пленка показывает совместимость с Основанным на СИ CMOS и прочна в миниатюрных формах.Фон
Сегнетоэлектрические материалыСегнетоэлектрические материалы отличаются от других материалов, потому что их поляризация может быть полностью изменена внешним электрическим полем, применяемым в противоположном направлении к существующей поляризации.
Эта собственность происходит от определенной кристаллической структуры материалов. Сегнетоэлектрические материалы очень ценны для электроники следующего поколения. В то время как много сегнетоэлектрических материалов известны науке и уже используются в различных заявлениях, их кристаллическая структура не позволяет им быть сокращенными к достаточно маленькой, ультратонкой пленке для использования в миниатюризированных устройствах.Материал, используемый Funakubo и коллегами, гафниевая окись (HfO2), был ранее предсказан, чтобы показать сегнетоэлектрические свойства посредством первых принципиальных вычислений.
Однако никакая исследовательская группа не подтвердила и исследовала эти предсказания посредством экспериментов. Команда Фунэкубо решила измерить свойства материала, когда это было депонировано в форме кристалла тонкой пленки на основание. Точный характер кристаллической структуры позволил исследователям точно определить свойства материала полностью впервые.
Их открытие конкретного эпитаксиального кристалла тонкой пленки HfO2, который показывает сегнетоэлектричество ниже 450 °C, будет иметь большое значение в области.Последствия текущего исследования
Команды Фунэкубо надеются, что у их нового материала сегнетоэлектрика тонкой пленки будут применения в новом запоминающем устройстве с произвольным доступом и транзисторах, наряду с квантовым вычислением. Их материал – также первый сегнетоэлектрический материал, совместимый с основанными на кремнии полупроводниками (Основанный на СИ CMOS).