De glijdende ferro-elektriciteit geeft ferro-elektrische materialen vermoeidheidsvrije eigenschappen. Krediet: NIMTE
Onderzoekers van het Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering (NIMTE) van de Chinese Academie van Wetenschappen hebben, in samenwerking met onderzoeksgroepen van de University of Electronic Science and Technology of China en Fudan University, een vermoeidheidsvrij ferro-elektrisch materiaal ontwikkeld op basis van glijdend materiaal. ferro-elektriciteit. De studie wordt gepubliceerd in Wetenschap.
Ferro-elektrische materialen hebben een schakelbare spontane polarisatie die kan worden omgekeerd door een extern elektrisch veld, dat op grote schaal wordt toegepast op niet-vluchtige geheugen-, detectie- en energieconversie-apparaten.
Als gevolg van de erfelijke ionische beweging van ferro-elektrische schakeling treedt ferro-elektrische polarisatiemoeheid onvermijdelijk op in conventionele ferro-elektrische materialen naarmate het aantal polarisatie-omkeercycli toeneemt. Dit kan leiden tot prestatieverlies en apparaatstoringen, waardoor de praktische toepassingen van ferro-elektrische materialen worden beperkt.
Om dit vermoeidheidsprobleem op te lossen, ontwikkelden de onderzoekers een vermoeidheidsvrij ferro-elektrisch systeem gebaseerd op glijdende ferro-elektriciteit. Een dubbellaags 3R-MoS2 dual-gate-apparaat werd vervaardigd met behulp van de chemische damptransportmethode.
Na 106 schakelcycli met verschillende pulsbreedtes variërend van 1 ms tot 100 ms, vertoonden de ferro-elektrische polarisatiedipolen geen verlies, wat aangeeft dat het apparaat nog steeds zijn geheugenprestaties behield.
Vergeleken met commerciële ferro-elektrische apparaten vertoont dit apparaat een superieure totale stresstijd van 105 s in een elektrisch veld, wat zijn uitstekende uithoudingsvermogen aantoont.
Door middel van een nieuw machine-learning potentieelmodel onthulden theoretische berekeningen dat de vermoeidheidsvrije eigenschap van glijdende ferro-elektriciteit kan worden toegeschreven aan de onbeweeglijk geladen defecten ervan.
Dit werk biedt een innovatieve oplossing voor de problematische prestatieverslechtering van conventionele ferro-elektrische materialen.
Meer informatie:
Renji Bian et al., Vermoeidheidsbestendige ferro-elektrische materialen ontwikkelen met behulp van glijdende schakelingen tussen de lagen, Wetenschap (2024). DOI: 10.1126/science.ado1744. www.science.org/doi/10.1126/science.ado1744
Tijdschriftinformatie:
Wetenschap
Geleverd door de Chinese Academie van Wetenschappen
