Сегнетоэлектрический бит против магнитного бита

Сегнетоэлектрический бит против магнитного бита

Использование памяти компьютера на сегнетоэлектричестве вместо магнетизма позволит существенно экономить энергию. Если бы сегнетоэлектрические биты имели наноразмерную структуру, этот фактор способствовал бы экономии места электронной памяти. Однако теория показывает, что сегнетоэлектрические свойства утрачиваются, как только уменьшается размерность бит. Предположения на тот счёт, что оксид гафния допустимо использовать для создания наноразмерного сегнетоэлектрика, оставались под вопросом. И вот, физики Университета Гронингена представили доказательства, способные убедить скептически настроенные умы. Материал опубликован на страницах «Nature Materials».

Особенности сегнетоэлектрических материалов

Сегнетоэлектрические материалы характерны тем, что имеют спонтанный дипольный момент, указывающий направление вверх или вниз. Это свойство допустимо использовать для организации хранения информации, подобно магнитным битам жестких дисков.

Преимущество сегнетоэлектрических бит заключается в том, что их запись допустима в условиях низких напряжений и мощности. Магнитные же биты требуют больших токов под создание магнитного поля, соответственно, такое оборудование требует и большей мощности.

В свою  очередь недостатком сегнетоэлектриков является фактор нестабильности, когда имеет место выравнивание диполей малых групп. Относительная стабильность наблюдается только с массивными группами. Поэтому, уменьшение размерности кристаллов сопровождается утерей дипольного момента.

Тем не менее, группа учёных решила провести исследования в этом направлении. Цель — изучить кристаллы путём выращивания чистых (однофазных) пленок на подложке. Используя рентгеновское рассеяние и методы электронной микроскопии высокого разрешения, специалистам удалось обнаружить своего рода феномен.

Очень тонкие плёнки (менее 10 нанометров) способны расти в условиях совершенно неожиданных и прежде неизвестных, создаваемых полярной структурой. Объединив результаты наблюдений и ранее измеренные параметры транспортных свойств, учёные подтвердили — материал действительно становится сегнетоэлектрическим.

Также было замечено, что кристаллическая структура изменяется, когда толщина слоя превышает десять нанометров. Таким образом, сегнетоэлектричество в наноразмерных кристаллах оксида гафния является реальным и нетрадиционным явлением. Однако определив этот факт, специалистам пришлось столкнуться с другим вопросом: почему это происходит?

Неопровержимые результаты исследований

Пока же результаты неопровержимы: оксид гафния является сегнетоэлектриком в наноуровне. Это означает, что из этого материала можно строить очень маленькие биты, с дополнительным преимуществом этих бит переключаться при низком напряжении.

Кроме того, конкретный субстрат, используемый в этом исследовании, является магнитным, и эта комбинация магнитных и сегнетоэлектрических битов приносит дополнительную степень свободы, позволяя каждому биту хранить двойную информацию.

Теперь, когда механизм наноразмерного сегнетоэлектричества прояснился, вполне возможно, что другие простые оксиды обладают схожими свойствами.


При помощи информации: RUG