Directe meting onthult ladingsverdeling op ferro -elektrische interfaces op nanoschaal

Meerlagige keramische condensatoren (MLCC’s), die gebruik maken van ferro -elektrisch keramiek, worden veel gebruikt als elektronische componenten in verschillende apparaten zoals smartphones, personal computers, televisies en automobielsystemen.

Met de vooruitgang van mobiele apparaten, huishoudelijke apparaten en IoT -technologieën, is er een toenemende vraag naar MLCC’s om compacter te worden, een hogere capaciteit te bieden en een grotere betrouwbaarheid te vertonen. MLCC’s zijn gestructureerd met afwisselende lagen ferro -elektrisch materiaal en interne elektroden. Binnen de ferro -elektrische lagen zijn er domeinen met verschillende polarisatierichtingen, evenals domeininterfaces op de nanometerschaal.

Aangenomen wordt dat deze domeininterfaces ladingen bevatten als gevolg van veranderingen in polarisatie, samen met compenserende ladingen van tegengestelde polariteit die zich ophopen om elektrische neutraliteit te behouden.

De toestand van deze ladingen wordt beschouwd als beïnvloeding van fenomenen zoals domeinherconfiguratie onder toegepaste spanning en het genereren van lekstroom, waardoor de prestaties en betrouwbaarheid van MLCC’s kritisch worden beïnvloed. Het direct meten van de ladingstoestand op ferro -elektrische domeininterfaces op de nanometerschaal is echter extreem moeilijk gebleven.

Een onderzoeksteam onder leiding van Dr. Takehito Seki, docent aan het Institute of Engineering Innovation, School of Engineering, de Universiteit van Tokio, bereikte directe meting van laadverdelingen op nanometerschaal gevormd op ferro-elektrische domeininterfaces. De resultaten worden gepubliceerd in De wetenschap vordert.

Dit werd bereikt door de combinatie van gelokaliseerde ladingsobservatie en de observatie van atomaire verplaatsingen op de picometer (een biljoenste van een meter) schaal met behulp van de nieuwste elektronenmicroscopie. Dit onderzoek markeert een belangrijke stap in de richting van het ophelderen van de mechanismen van domeininterface -beweging en elektrische geleidbaarheid in ferro -elektrische materialen.

Verwacht wordt dat het zal leiden tot een dieper inzicht in de intrinsieke eigenschappen van ferro -elektrische apparaten en bijdraagt ​​aan toekomstige vooruitgang in hun prestaties.

De resultaten van deze ontwikkeling werden bereikt als onderdeel van het onderzoeksproject “Shibata Ultra-atomic resolutie elektronenmicroscopie.” In dit project wil JST een nieuwe meettechniek ontwikkelen die een ultra-atomaire resolutie-elektronenmicroscopie kan worden genoemd die verder gaat dan de conventionele elektronenmicroscopie voor atoomresolutie, waardoor gelijktijdige observatie van structuren op atoomschaal en elektromagnetische veldverdelingen in het temperatuurbereik van extreem lage tot hoge temperaturen mogelijk is.

Dit zal directe observatie van de oorsprong van materialen en biologische functies mogelijk maken.