WPI-MANA ​​a développé les nanofilms diélectriques les plus performants au monde en utilisant des pérovskites atomiquement minces. Cette technologie pourrait révolutionner la prochaine génération d'électronique.

Cette recherche a été menée par un groupe de recherche WPI-MANA ​​dirigé par le chercheur principal Minoru Osada et le directeur Takayoshi Sasaki de WPI-MANA ​​au NIMS. Les appareils électroniques sont de plus en plus petits, mais il y a une limite à la taille qu'ils peuvent obtenir en utilisant les matériaux et la technologie actuels. Les matériaux diélectriques à κ élevé pourraient être la clé du développement des appareils électroniques du futur.

Minoru Osada et ses collègues ont créé des nanofilms diélectriques haute performance à l'aide de nanofeuilles de pérovskite 2-D (Ca 2 N / A m−3 NbmO 3m+1 ; m =3-6) comme blocs de construction. Les oxydes de pérovskite offrent un potentiel énorme pour contrôler leur riche variété de propriétés électroniques, notamment les diélectriques et ferroélectriques à élevé.

Les chercheurs ont démontré la synthèse ciblée de nanofilms composés de nanofeuillets de pérovskite 2D de manière cellule unitaire sur cellule unitaire. Dans ce système unique, les nanofeuillets de pérovskite permettent un contrôle précis de l'épaisseur des couches de pérovskite par incréments de ~ 0,4 nm (une unité de pérovskite) en changeant m, et une telle ingénierie de couche atomique améliore la réponse diélectrique à élevé et l'instabilité ferroélectrique locale. Le membre m =6 (Ca 2 N / A 3 Nb 6 O 19 ) atteint la constante diélectrique la plus élevée, r =~470, jamais réalisé dans tous les diélectriques connus dans la région ultrafine de moins de 10 nm.

Les nanofeuillets de pérovskite sont d'une importance technologique pour l'exploration des diélectriques à élevé dans les matériaux 2D, qui ont un grand potentiel dans les applications électroniques telles que les mémoires, condensateurs, et dispositifs de porte. Notamment, les nanofeuillets de pérovskite offraient des capacités élevées en s'appuyant sur des valeurs de κ élevées à une épaisseur moléculaire. Californie 2 N / A 3 Nb 6 O 19 présentait une densité de capacité sans précédent d'environ 203 μF cm-2, qui est d'environ trois ordres de grandeur supérieur à celui des condenseurs céramiques actuellement disponibles, ouvrant la voie aux condensateurs haute densité ultra-évolutifs.

Ces résultats fournissent une stratégie pour la réalisation de diélectriques/ferroélectriques à élevé 2-D pour une utilisation dans l'électronique à grande échelle et la technologie post-graphène.