(PhysOrg.com) -- Des chercheurs en ingénierie de l'Université du Michigan ont trouvé un moyen d'améliorer les performances des matériaux ferroélectriques, qui ont le potentiel de fabriquer des dispositifs de mémoire avec plus de capacité de stockage que les disques durs magnétiques et une vitesse d'écriture plus rapide et une durée de vie plus longue que la mémoire flash.

Dans la mémoire ferroélectrique, la direction de la polarisation électrique des molécules sert de 0 ou de 1 bit. Un champ électrique est utilisé pour inverser la polarisation, c'est ainsi que les données sont stockées.

Avec ses collègues de l'U-M et des collaborateurs de l'Université Cornell, Université d'État de Pennsylvanie, et Université du Wisconsin, Madison, Xiaoqing Pan, professeur au département U-M de science et génie des matériaux, a conçu un système matériel qui forme spontanément de petites spirales nanométriques de la polarisation électrique à des intervalles contrôlables, ce qui pourrait fournir des sites naturels de bourgeonnement pour la commutation de polarisation et ainsi réduire la puissance nécessaire pour basculer chaque bit.

"Pour changer l'état d'une mémoire ferroélectrique, vous devez fournir suffisamment de champ électrique pour induire une petite région à changer la polarisation. Avec notre matériel, un tel processus de nucléation n'est pas nécessaire, " Pan a dit. " Les sites de nucléation sont intrinsèquement là aux interfaces matérielles. "

Pour que cela se produise, les ingénieurs ont déposé un matériau ferroélectrique sur un isolant dont les réseaux cristallins étaient étroitement appariés. La polarisation provoque des champs électriques importants à la surface ferroélectrique qui sont responsables de la formation spontanée des sites de bourgeonnement, connu sous le nom de « nanodomaines vortex ».

Les chercheurs ont également cartographié la polarisation du matériau avec une résolution atomique, qui était un défi majeur, étant donné la petite échelle. Ils ont utilisé des images d'un microscope électronique à transmission à résolution inférieure à l'angström du Lawrence Berkeley National Laboratory. Ils ont également développé un logiciel de traitement d'images pour y parvenir.

"Ce type de cartographie n'a jamais été fait, " dit Pan. " En utilisant cette technique, nous avons découvert des nanodomaines de vortex inhabituels dans lesquels la polarisation électrique tourne progressivement autour des vortex."