Le co-auteur, le Dr Daniel Sando, prépare du matériel pour l'étude à l'UNSW. Crédit :FLOTTE
Une étude de l'UNSW publiée aujourd'hui dans Communication Nature présente une étape passionnante vers la nanoélectronique à paroi de domaine :une nouvelle forme d'électronique future basée sur des chemins de conduction à l'échelle nanométrique, et qui pourrait permettre un stockage mémoire extrêmement dense.
Les chercheurs de FLEET de l'École des sciences et de l'ingénierie des matériaux de l'UNSW ont franchi une étape importante dans la résolution du principal défi de longue date de la technologie, la stabilité de l'information.
Les parois de domaine sont des défauts topologiques "atomiquement pointus" séparant des régions de polarisation uniforme dans les matériaux ferroélectriques.
Les parois de domaines en ferroélectrique possèdent des propriétés fascinantes, et sont considérés comme des entités distinctes avec des propriétés qui sont radicalement différentes de celles du matériau ferroïque en vrac parent.
Ces propriétés sont provoquées par des changements de structure, symétrie et chimie confinées dans le mur.
« C'est le point de départ fondamental qui sous-tend la nanoélectronique de paroi de domaine, " déclare l'auteur de l'étude, le professeur Jan Seidel.
La propriété de « commutation » des matériaux ferroélectriques en fait un candidat populaire pour la nanoélectronique basse tension. Dans un transistor ferroélectrique, des états de polarisation distincts représenteraient les états zéro et un de calcul des systèmes binaires.
Cependant, la stabilité de ces informations de polarisation stockées s'est avérée être un défi dans l'application de la technologie au stockage de données, en particulier pour les très petites tailles de domaines nanométriques, qui sont souhaités pour des densités de stockage élevées.
Les matériaux ferroélectriques peuvent être considérés comme l'équivalent électrique d'un aimant permanent, possédant une polarisation spontanée. Cette polarisation est « commutable » par un champ électrique. Crédit :FLOTTE
"L'état de polarisation dans les matériaux ferroélectriques décroît généralement en quelques jours à quelques semaines, ce qui signifierait une défaillance du stockage des informations dans tout système de stockage de données de mur de domaine, ", déclare l'auteur, le professeur Nagy Valanoor.
La période de temps pendant laquelle les informations peuvent être stockées dans des matériaux ferroélectriques, c'est-à-dire la stabilité des informations de polarisation stockées, est donc un élément clé de la performance.
À ce jour, ce problème de longue date de l'instabilité de l'information a été l'une des principales limites de l'application de la technologie.
L'étude examine le matériau ferroélectrique BiFeO3 (BFO) avec des défauts de conception spécialement introduits dans les films minces. Ces défauts de conception peuvent resserrer les parois de domaine dans le matériau, empêchant efficacement le processus de relaxation du domaine ferroélectrique qui entraîne la perte d'informations.
« Nous avons utilisé une méthode d'"ingénierie des défauts" pour concevoir et fabriquer un film mince BFO spécial qui n'est pas sensible à la perte de rétention au fil du temps, ", explique l'auteur principal, le Dr Daniel Sando.
L'épinglage des parois de domaine est donc le principal facteur utilisé pour concevoir une rétention de polarisation très longue.
Formation de domaine dépendant de la tension. Crédit :FLOTTE
"La nouveauté de cette nouvelle recherche réside dans le pinçage contrôlé avec précision de la paroi du domaine, ce qui nous a permis de réaliser une rétention de polarisation supérieure, ", explique l'auteur principal Dawei Zhang.
La recherche fournit de nouvelles réflexions et concepts critiques pour la nanoélectronique basée sur les parois de domaine pour le stockage de données non volatiles et les architectures de dispositifs logiques.
De plus, le système BFO-LAO en phase mixte est un terrain fertile pour d'autres propriétés physiques intrigantes, y compris la réponse piézoélectrique, contrainte induite par le champ, effets électrochromes, moments magnétiques, conductivité électrique et propriétés mécaniques.
