Поляризация ферроэлектриков изменяется при переходе к наноразмерам

Что такое мало и как мало должно быть, дабы все-еще быть нужным? Исследователи из Университета Северной Каролины (North Carolina State University), США совершили анализы узких пленок ферроэлектриков (сегнетоэлектриков) – материалов, каковые употребляются в электронных устройствах, начиная с памяти компьютеров и заканчивая смартфонами.

Испытывая электрические и поляризационные особенности этих пленок на наноуровне, ученые поняли, что на поляризационные чертей очень сильно воздействуют и размер, и размещение. Эти результаты предполагают, что при конструировании весьма мелких электрических изделий направляться иметь в виду, что с уменьшением размеров составляющих компонентов появляется настоящая возможность уменьшения эффективности изделий.

Ферроэлектрики (либо сегнетоэлектрики, как их время от времени именуют) являются собой жёсткими диэлектриками, значительно изменяющими собственные свойства при приложении внешнего электрического поля. Пленки ферроэлектриков практически являются сэндвичем  – слои материалов находятся между двумя слоями металлов. В то время, когда внешний заряд прилагается к материалу, заключенному в сэндвич, он поляризуется, образуя электрический диполь с хорошим и отрицательным полюсами.

Теоретические рассуждения показывают, что по мере уменьшения толщины ферроэлектрических пленок, наступает момент, в то время, когда материал теряет свойство к поляризации.

Физики Университета Северной Каролины определили, что это не совсем так. В следствии опытов, каковые совершили адъюнкт-доктор наук д-р Марко Буонджорно-Нарделли (Dr. Marco Buongiorno-Nardelli) и д-р Матиас Нуньес (Dr.

Matias Nunez), оказалось, что атомы в узкой пленке сегнетоэлектрика так же, как и прежде остаются поляризованными, кроме того на уровне наноразмеров, но что эта поляризация неоднородна и диполь не образуется так, как это имеет место при классических размерах. Поляризация делается хаотичной, наряду с этим кое-какие атомы принимают хороший заряд, а кое-какие – отрицательный, совсем меняя характеристики материала и содействуя образованию остаточной поляризации. Результаты работы размещены в интернет-издании издания *Physical Review Letters 101, 107603, 2008 *(«Onset of Ferrielectricity and the Hidden Nature of Nanoscale Polarization in Ferroelectric Thin Films») и смогут быть отысканы тут

Исследователи применяли способ компьютерного моделирования для изучения сотрудничества отдельных атомов между собой в узкой пленки.

Основной упор в работе был сделан на изучении распределения электронов в атомов, потому, что как раз распределение электронов определяет, с каким зарядом будет поляризован сегнетоэлектрик – с хорошим либо отрицательным.

Ученые узнали, что при толщине сегнетоэлектрического материала порядка 20–30 нм начинается хаотичная дезорганизация в поляризации. Согласно мнению ученых, предполагаемый механизм сотрудничества, по-видимому, таков: при приближении размеров исследуемого примера к наноуровню, перестают взаимодействовать между собой группы атомов – вместо этого сотрудничество осуществляется между самими отдельными атомами. Наряду с этим пример теряет свойства сегнетоэлектрика – материала как такового, главными становятся свойства узкого слоя интерфейса, где осуществляются связи на атомарном уровне.

Евгений Биргер

Случайные записи:

• Обнаружены необычные электронные свойства кристаллических материалов на основе висмута, полезные для фотоэлементов и компьютерных чипов
• Ученые определили, каким образом перемещаются белки-биомоторы в клетке

Механизм старения керамического конденсатора …

Похожие статьи, которые вам понравятся:

• Химическое переключение поляризации в сегнетоэлектрике

  Так, в прошедшем сезоне опыты распознали, что сегнетоэлектрические поверхности с противоположной полярностью по-различному адсорбируют молекулы [1], а…

• Метод измерения поляризации рентгеновского излучения работает!

  Экспериментально проверен способ измерения поляризации рентгеновского излучения, теоретические базы которого создали российские физики. Интернациональная…

• Ученые научились печатать при помощи лазера кремниевые электронные схемы прямо на бумаге

  Область печатаемой электроники, развивающаяся бурными темпами сейчас, уже разрешает создавать эластичные электронные схемы, дисплеи, каковые возможно…

• Графену свойственно гигантское фарадеевское вращение

  Интернациональная команда ученых нашла еще один сюрприз, заготовленный научному миру и без того необычным материалом, графеном. Выясняется, всего лишь…