ナノスケールの手法が高度なメモリー・ストレージの材料を強化(Nanoscale method boosts materials for advanced memory storage)

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2024-10-07 オークリッジ国立研究所(ORNL)

オークリッジ国立研究所(ORNL)の研究チームは、電気スタイラスを使ってナノスケールで強誘電体材料の振る舞いを精密にパターン化し、制御する新技術を開発しました。これにより、低消費電力の次世代メモリや6G通信向けのナノエレクトロニクスが実現可能となります。強誘電体の特性を活用することで、迅速で効率的な情報処理やデータ保持が可能になり、今後の計算技術の発展に貢献することが期待されています。

<関連情報>

面内強誘電体トポロジーのオンデマンド・ナノエンジニアリング On-demand nanoengineering of in-plane ferroelectric topologies

Marti Checa,Bharat Pant,Alexander Puretzky,Bogdan Dryzhakov,Rama K. Vasudevan,Yongtao Liu,Pravin Kavle,Arvind Dasgupta,Lane W. Martin,Ye Cao,Liam Collins,Stephen Jesse,Neus Domingo & Kyle P. Kelley
Nature Nanotechnology  Published:26 September 2024
DOI:https://doi.org/10.1038/s41565-024-01792-1

ナノスケールの手法が高度なメモリー・ストレージの材料を強化(Nanoscale method boosts materials for advanced memory storage)

Abstract

Hierarchical assemblies of ferroelectric nanodomains, so-called super-domains, can exhibit exotic morphologies that lead to distinct behaviours. Controlling these super-domains reliably is critical for realizing states with desired functional properties. Here we reveal the super-switching mechanism by using a biased atomic force microscopy tip, that is, the switching of the in-plane super-domains, of a model ferroelectric Pb0.6Sr0.4TiO3. We demonstrate that the writing process is dominated by a super-domain nucleation and stabilization process. A complex scanning-probe trajectory enables on-demand formation of intricate centre-divergent, centre-convergent and flux-closure polar structures. Correlative piezoresponse force microscopy and optical spectroscopy confirm the topological nature and tunability of the emergent structures. The precise and versatile nanolithography in a ferroic material and the stability of the generated structures, also validated by phase-field modelling, suggests potential for reliable multi-state nanodevice architectures and, thereby, an alternative route for the creation of tunable topological structures for applications in neuromorphic circuits.

0400電気電子一般
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