Nueva investigación de la Universidad de Flinders y la UNSW Sydney, publicada en ACS Nano Journal, explora la polarización conmutable en una nueva clase de óxidos metálicos compatibles con silicio y allana el camino para el desarrollo de dispositivos avanzados que incluyen almacenamiento de datos de alta densidad, electrónica de energía ultrabaja, recolección de energía flexible y dispositivos portátiles.

El estudio proporciona la primera observación de ferroelectricidad intrínseca a nanoescala en películas delgadas de óxido de zinc sustituidas con magnesio (películas delgadas de óxido metálico con estructuras cristalinas simples de wurtzita).

Los ferroeléctricos similares a los imanes exhiben una propiedad eléctrica correspondiente conocida como polarización eléctrica permanente, que proviene de dipolos eléctricos con extremos o polos iguales pero con cargas opuestas.

La polarización puede alterarse repetidamente entre dos o más estados o direcciones equivalentes cuando se somete a un campo eléctrico externo y, por lo tanto, los materiales polares conmutables están bajo consideración activa para numerosas aplicaciones tecnológicas, incluida la memoria rápida de computadora nanoelectrónica y los dispositivos electrónicos de baja energía.

"Los resultados de la investigación ofrecen información importante sobre la polarización conmutable en una nueva clase de óxidos metálicos mucho más simples, compatibles con el silicio, con estructuras cristalinas de wurtzita y sientan las bases para el desarrollo de dispositivos avanzados", afirma el último autor, el Dr. Pankaj Sharma, profesor en la Universidad de Flinders.

"El sistema material demostrado ofrece implicaciones muy reales e importantes para nuevas tecnologías e investigaciones traducibles", afirma el autor correspondiente, profesor de la UNSW Sydney, Jan Seidel.

Históricamente, se ha descubierto que esta propiedad tecnológicamente importante existe en óxidos de perovskita complejos que incorporan una variedad de cationes de metales de transición que conducen a diversos fenómenos físicos como multiferroicidad, magnetismo o incluso superconductividad.

"Pero integrar estos óxidos complejos en los procesos de fabricación de semiconductores ha sido un desafío importante debido a los estrictos requisitos de procesamiento relacionados, por ejemplo, con el balance térmico y el control preciso de múltiples elementos constituyentes. Por lo tanto, el presente estudio proporciona una solución potencial", dice primero autor Haoze Zhang (UNSW, Sydney).

Más información: Haoze Zhang et al, Polarización conmutable robusta y características electrónicas acopladas del óxido de zinc dopado con magnesio, ACS Nano (2023). DOI:10.1021/acsnano.3c04937

Información de la revista: ACS Nano

Proporcionado por la Universidad de Flinders