Исследователи из Британии и Германии заявляют, что они впервые непосредственно наблюдали как образуются доменные состояния (domain states) в сегнетоэлектрических кристаллах нанометрового размера. Результаты исследования наноточек на основе титаната бария могут привести к увеличению емкости сегнетоэлектрической оперативной памяти [ferroelectric random access memory (F-RAM)].

Автономные сегнетоэлектрические наноточки из BaTiO₃ образуют домены в форме секторов или полос. (Рисунок из Nano Lett, 2009, DOI: 10.1021/nl901661a)

В основе принципа действия F-RAM лежит физическое перемещение атома в пределах кристаллической решетки под действием электрического поля. После прекращения действия поля атом остается в том положении, в которое его переместили, что позволяет сохранять информацию. Напряжение, возникающее в ходе этого процесса, приводит к образованию доменных состояний, участков измененной кристаллической структуры. Рабочее напряжение и скорость любой схемы памяти, получаемой из сегнетоэлектриков, зависит от количества, формы и других характеристик этих доменов.

Исследователи нарезали наноточки из BaTiO₃ с помощью сфокусированного ионного травления (focused ion-beam milling). Эти наноточки могут свободно перемещаться друг относительно друга под действием под действием внешних сил, также как и автономные кристаллы. Было обнаружено, что охлаждение материала до температуры Кюри (температуры при которой материал переходит из параэлектрического в сегнетоэлектрическое состояние) приводит к распределению точек по строго определенным секторам.

Проделанные наблюдения позволили проверить и уточнить ранее сделанные теоретические выкладки, ранее проделанные исследователями из Дармштадта и Кембриджа. Ученые надеются, что результаты экспериментов и теоретические выкладки смогут быть использованы для изучения других сегнетоэлектрических материалов – феррита висмута и цирконата/титаната свинца.

Источник:

1. Nano Lett, 2009, DOI: 10.1021/nl901661a