Ferrosähköä atomitasolla

Kun elektroniset laitteet pienenevät myös niitä tuottavan tekniikan on oltava pienenpää ja ohuempaa.

Yksi keskeisimmistä haasteista, joita tutkijat kohtaavat tällaisen tekniikan kehittämisessä, on löytää materiaaleja, jotka toimivat hyvin erittäin ohuessa muodossa.

Berkeleyn tutkijat uskovat, että heillä on nyt yksi onnistuminen tällaisessa etsinnässä.

Sähkötekniikan ja tietotekniikan professori Sayeef Salahuddinin ja jatko-opiskelijan Suraj Cheemanin johtama tutkijaryhmä on onnistunut kasvattamaan piille ultraohuen materiaalin, joka osoittaa ainutlaatuista ferrosähköisyyttä.

Jo aiemmin tutkijat olivat onnistuneesti vakauttaneet ferrosähköisyyttä ohuissa materiaaleissa mutta noin kolmen nanometrin paksuudessa ferrosähköisyys haihtuu vähitellen pois.

Ferrosähköisyys tarkoittaa materiaaliluokkaa, joka ei vain saavuta spontaania sähköistä polarisaatiota, vaan myös kääntää suuntaansa ulkoiselle sähkökentälle altistettuna, mikä on lupaava keino elektroniikalle.

Ryhmän läpimurto osoittaa ferrosähköisiä vaikutuksia vain yhden nanometrin paksuisessa materiaalissa, mikä vastaa vain kaksiatomisen rakennelohkon kokoa. Seurauksena on, että materiaali voi olla omiaan pienimmille ja vähemmällä energialla toimiville laitteille.

Berkeleyn ryhmä kasvatti seostettua yhden nanometrin paksuista hafniumoksidia piille. Äärimmäisen ohuessa materiaalissa ei vain osoitettu ferrosähköisyyttä, vaan vaikutus oli itse asiassa voimakkaampaa kuin useita nanometriä paksummassa materiaalissa - "perustavanlaatuinen läpimurto" ferrosähkön alalla, toteaa professori Sayeef Salahuddin.

Löytö voisi johtaa edistyneempien akkujen ja antureiden luomiseen. Mutta työ on erityisen lupaava tietokoneiden muistia ja logiikkapiirejä ajatellen.