WPI-MANA ​​ha desarrollado las nanopelículas dieléctricas de mayor rendimiento del mundo utilizando perovskitas atómicamente delgadas. Esta tecnología puede revolucionar la próxima generación de productos electrónicos.
Esta investigación fue realizada por un grupo de investigación de WPI-MANA ​​liderado por el Investigador Principal Minoru Osada y el Director Takayoshi Sasaki de WPI-MANA ​​en NIMS. Los dispositivos electrónicos son cada vez más pequeños, pero existe un límite en lo pequeño que pueden llegar a utilizar los materiales y la tecnología actuales. Los materiales dieléctricos de alta κ pueden ser la clave para desarrollar dispositivos electrónicos del futuro.
Minoru Osada y sus colegas crearon nanopelículas dieléctricas de alto rendimiento usando nanopelículas de perovskita 2D (Ca2Nam-3NbmO3m + 1; m = 3-6) como bloques de construcción. Los óxidos de perovskita ofrecen un tremendo potencial para controlar su rica variedad de propiedades electrónicas, incluido el dieléctrico de alta κ y el ferroeléctrico.
Los investigadores demostraron la síntesis dirigida de nanopelículas compuestas de nanoláminas de perovskita 2D en una forma de célula sobre unidad de célula. En este sistema único, las nanoláminas de perovskita permiten un control preciso sobre el espesor de las capas de perovskita en incrementos de ~ 0.4 nm (una unidad de perovskita) cambiando m, y tal ingeniería de capa atómica mejora la respuesta dieléctrica de alta k y la inestabilidad ferroeléctrica local. El miembro m = 6 (Ca2Na3Nb6O19) alcanzó la constante dieléctrica más alta, εr = ~ 470, realizada en todos los dieléctricos conocidos en la región ultrafina de menos de 10 nm.
Las nanoláminas de perovskita son de importancia tecnológica para explorar los dieléctricos de alta κ en materiales 2D, que tienen un gran potencial en aplicaciones electrónicas como memorias, condensadores e IGBT. Notablemente, las nanoláminas de perovskita proporcionaron capacidades elevadas al basarse en valores de alta κ a un grosor molecular. Ca2Na3Nb6O19 mostró una densidad de capacitancia sin precedentes de aproximadamente 203 μF cm-2, que es aproximadamente tres órdenes de magnitud mayor que la de los condensadores cerámicos actualmente disponibles, abriendo una ruta hacia condensadores de alta densidad ultraescalados.
Estos resultados proporcionan una estrategia para lograr dieléctricos / ferroeléctricos en 2D de κ alta para su uso en electrónica de escala ultragrande y tecnología pos-grafeno.
 
Referencia
Li, B.-W., Osada M., Kim Y.-H., Ebina Y., Akatsuka K., Sasaki T. . Atomic Layer Engineering of High‑κ Ferroelectricity in 2D Perovskites. J. Am. Chem. Soc. 139, 10868-10874 (2017)

Más información