Os pesquisadores do ORNL usaram microscopia de força de resposta piezoresposta para demonstrar a primeira evidência de condutividade metálica em nanodomínios ferroelétricos. Um nanodomínio representativo é mostrado na imagem PFM.
(PhysOrg.com) - A perspectiva da eletrônica em nanoescala pode ser ainda mais promissora com a primeira observação da condutância metálica em nanodomínios ferroelétricos por pesquisadores do Oak Ridge National Laboratory.
Materiais ferroelétricos, que trocam sua polarização com a aplicação de um campo elétrico, têm sido usados há muito tempo em dispositivos como máquinas de ultrassom e sensores. Agora, descobertas sobre as propriedades eletrônicas dos ferroelétricos estão abrindo possibilidades de aplicações em eletrônica em nanoescala e armazenamento de informações.
Em um artigo publicado na American Chemical Society's Nano Letras , a equipe liderada pelo ORNL demonstrou condutividade metálica em um filme ferroelétrico que atua como isolante. Este fenômeno de uma transição isolador-metal foi previsto há mais de 40 anos pelos teóricos, mas escapou à prova experimental até agora.
"Esta descoberta identifica inequivocamente um novo canal de condução que se infiltra através da matriz isolante do ferroelétrico, que abre possibilidades potencialmente interessantes para 'escrever' e 'apagar' circuitos com dimensões em nanoescala, "disse o autor principal Peter Maksymovych do Centro de Ciências de Materiais Nanofásicos do ORNL.
De uma perspectiva aplicada, a capacidade de usar apenas um campo elétrico como um botão que ajusta a magnitude da condutividade metálica em um ferroelétrico e o tipo de portadores de carga é particularmente intrigante. Fazer o último em um semicondutor exigiria uma mudança na composição do material.
"Não só podemos ligar a condutividade metálica, mas se você continuar mudando os dials de polarização, você pode controlar o comportamento com muita precisão, "Maksymovych disse." E quanto menor o nanodomínio, melhor conduz. Tudo isso ocorre exatamente na mesma posição do material, e podemos ir de um isolante para um metal melhor ou pior em um piscar de olhos ou mais rápido. Isso é potencialmente atraente para aplicativos, e também leva a questões fundamentais interessantes sobre o mecanismo exato da condutividade metálica. "
Embora os pesquisadores tenham focado seu estudo em um conhecido filme ferroelétrico chamado titanato de zirconato de chumbo, eles esperam que suas observações sejam verdadeiras para uma ampla gama de materiais ferroelétricos.
"Também prevemos que estender nossos estudos aos multiferróicos, fase mista e anti-ferroelétricos irão revelar toda uma família de propriedades eletrônicas até então desconhecidas, desbravando novos caminhos em fundamentos e aplicações semelhantes, "disse o co-autor e cientista sênior do ORNL, Sergei Kalinin.
