WPI-MANA ​​ha desarrollado las nanofilms dieléctricas de mayor rendimiento del mundo utilizando perovskitas atómicamente delgadas. Esta tecnología puede revolucionar la próxima generación de electrónica.

Esta investigación fue realizada por un grupo de investigación de WPI-MANA ​​dirigido 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 cuanto a lo pequeños que pueden llegar a ser con los materiales y la tecnología actuales. Los materiales dieléctricos de alto κ pueden ser la clave para desarrollar los dispositivos electrónicos del futuro.

Minoru Osada y sus colegas crearon nanofilms dieléctricos de alto rendimiento utilizando nanohojas de perovskita 2-D (Ca ₂ N / A _{m − 3} NbmO _{3m + 1} ; m =3-6) como bloques de construcción. Los óxidos de perovskita ofrecen un enorme potencial para controlar su rica variedad de propiedades electrónicas, incluidas las dieléctricas y ferroeléctricas de alto κ.

Los investigadores demostraron la síntesis dirigida de nanofilms compuestos de nanohojas de perovskita 2-D en una forma de celda unitaria sobre celda unitaria. En este sistema único, Las nanohojas de perovskita permiten un control preciso sobre el grosor 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 alto κ y la inestabilidad ferroeléctrica local. El miembro m =6 (Ca ₂ N / A ₃ Nótese bien ₆ O ₁₉ ) alcanzó la constante dieléctrica más alta, εr =~ 470, jamás realizado en todos los dieléctricos conocidos en la región ultrafina de menos de 10 nm.

Las nanohojas de perovskita son de importancia tecnológica para explorar dieléctricos de alto κ en materiales 2-D, que tienen un gran potencial en aplicaciones electrónicas como memorias, condensadores, y dispositivos de puerta. Notablemente, Las nanoláminas de perovskita proporcionaron altas capacitancias al depender de valores altos de κ a un espesor molecular. California ₂ N / A ₃ Nótese bien ₆ O ₁₉ exhibió 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 2-D de alto κ para su uso en electrónica ultraescalada y tecnología post-grafeno.