Будущее без усталости: китайские учёные создали долговечный материал для электроники

Исследователи из Института материаловедения и инженерии Нинбо (NIMTE) Китайской академии наук, совместно с учёными из Университета электронных наук и технологий Китая и Университета Фудань, разработали новый ферроэлектрический материал на основе скользящей ферроэлектричности. Результаты их работы опубликованы в журнале Science .

Ферроэлектрические материалы обладают способностью переключать спонтанную поляризацию под воздействием внешнего электрического поля, что делает их востребованными в устройствах энергонезависимой памяти, сенсорах и устройствах преобразования энергии.

Однако традиционные ферроэлектрические материалы подвержены эффекту усталости поляризации, который проявляется по мере увеличения числа циклов переключения поляризации. Это приводит к снижению производительности и выходу устройств из строя, что ограничивает их практическое применение.

Чтобы решить проблему усталости, исследователи разработали систему без эффекта усталости на основе скользящей ферроэлектричности. Был создан двухслойный 3R-MoS2 прибор с двойным затвором, использующий метод химического транспорта пара.

После проведения 106 циклов переключения с различными ширинами импульсов от 1 мс до 100 мс, было установлено, что диполи ферроэлектрической поляризации не теряют своей активности, что свидетельствует о сохранении прибором своей памяти.

По сравнению с коммерческими ферроэлектрическими устройствами, новый прибор демонстрирует превосходное время общего стресса в 105 секунд в электрическом поле, что подтверждает его отличную выносливость.

Используя новый модельный подход на основе машинного обучения, теоретические расчёты показали, что отсутствие эффекта усталости у скользящей ферроэлектричности связано с неподвижными заряженными дефектами.

Эта работа предлагает инновационное решение проблемы деградации производительности традиционных ферроэлектриков и открывает новые перспективы для их применения в различных областях.