Наноострова на кремнии открывают путь к переключаемым топологическим текстурам

В мире наноэлектроники, где размеры элементов измеряются миллиардными долями метра, материалы проявляют удивительные свойства. Одним из таких материалов является сегнетоэлектрик, который на наноуровне способен создавать сложные поляризационные текстуры, включая хиральные вихри. Ученые из Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) и Freie Universität Berlin (FU Berlin), вместе с коллегами из Centre d'Élaboration de Matériaux et d'Études Structurales (CEMES-CNRS) в Тулузе, University of Picardie в Амьене и Jozef Stefan Institute в Любляне, разработали новый подход к созданию и управлению этими текстурами. Под руководством профессора Катрин Дюбурдье (Catherine Dubourdieu) группа исследователей, включая Дон-Джик Кима (Dong-Jik Kim) и аспиранта Ибукун Оланиян (Ibukun Olaniyan), опубликовала статью в журнале Nature Communications, под названием «Переключаемые топологические полярные состояния в эпитаксиальных наноостровах BaTiO3 на кремнии».
Наноострова на кремнии открывают путь к переключаемым топологическим текстурам
Изображение носит иллюстративный характер

Исследование сфокусировано на создании наноостровов из титаната бария (BaTiO3) на кремниевой подложке. Эти наноострова, имеющие трапециевидную форму с размером 30–60 нм в верхней части, были получены путем тонкой настройки пассивации кремниевой пластины. Уникальность разработанной структуры заключается в том, что эти наноострова обладают стабильными доменами поляризации, которые можно обратимо переключать с помощью внешнего электрического поля.

Одним из наиболее захватывающих открытий стало обнаружение в наноостровах хиральной текстуры – своеобразного завихрения поляризации, напоминающего «водоворот жидкости, вливающейся в сужающуюся воронку». Это завихрение обладает центральной точкой, где поляризация может быть направлена либо вниз (сходящаяся), либо вверх (расходящаяся), в зависимости от приложенного электрического поля. Ключевым фактором стабильности этих хиральных текстур стала специально подобранная форма наноструктур.

Ученые использовали различные методы анализа, включая вертикальную и боковую пьезоэлектрическую силовую микроскопию (PFM), моделирование фазового поля и сканирующую просвечивающую электронную микроскопию (STEM) для изучения поведения этих структур. Эти методы позволили не только наблюдать за созданием хиральных текстур, но и отслеживать их переключение в режиме реального времени.

Результаты исследования открывают новые горизонты для применения сегнетоэлектриков в наноэлектронике. Возможность электрического управления хиральными текстурами в наноостровах BaTiO3, стабилизированными формой наноструктур, может быть использована для разработки новых устройств хранения данных, полевых транзисторов и других наноэлектронных компонентов с улучшенными характеристиками. Создание управляемых переключаемых топологических состояний является важным шагом в продвижении наноэлектроники и открывает путь к созданию более энергоэффективных и функциональных электронных устройств.

Эту работу можно рассматривать как важную ступень на пути к созданию новых типов устройств, основанных на хиральных свойствах материалов. Сложный и многогранный подход, включающий экспериментальные исследования, аналитические методики и компьютерное моделирование, позволил получить детальное понимание процессов, происходящих в сегнетоэлектрических наноструктурах.

Исследование подчеркивает важность фундаментальных исследований на наноуровне для развития технологий, способных изменить будущее электроники. Тщательный контроль свойств материалов на наномасштабе открывает возможность создания электронных устройств с уникальными характеристиками, которые невозможно получить с помощью традиционных подходов. Статья, опубликованная группой Ибукуна Оланияна и его коллег, вносит важный вклад в эту область и подчеркивает огромный потенциал исследований наноструктур.


Новое на сайте

20275Может ли обычное письмо взломать вашу почту в Zimbra? 20274Зачем сразу несколько разведок взломали портал полиции Белуджистана? 20273Кошельки, которые «родились слабыми»: как уязвимость Ill Bloom стоила криптовладельцам... 20272Как мошенники используют фальшивую регистрацию passkey, чтобы захватить чужой Microsoft... 20271Как безобидный установщик 7-Zip превращает компьютер в чужой прокси-сервер? 20270Термометр, а не трофей: зачем всем вдруг понадобились базы уязвимостей 20269Почему кнопка «разрешить» в AI-редакторах кода может обмануть даже опытного разработчика? 20268Как китайская группировка Silver Fox превратила инструмент против цензуры в оружие для... 20266Почему физик из Лондона получил один из самых престижных призов в науке за измерение... 20265Сколько времени нужно хакеру, чтобы взломать вашу сеть — и успеете ли вы это заметить? 20264Как ИИ-агент, который должен ловить вирусы, сам стал вирусом 20263Переговорщик по выкупам работал на тех самых хакеров, от которых должен был защищать...
Ссылка