鐵電氧化物尺寸效應的起因

2011/02/09 | 未分類 |

Original publish date:Jan 23, 2004

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許多材料當尺寸縮小到某一極限時,會喪失其原來可資利用的性質,此稱之為尺寸效應(size effect)。Max Planck Institute of Microstructure Physics的研究人員找出鐵電氧化物(ferroelectric oxides)此種材料尺寸效應的一個起因。

為了克服傳統材料的物理極限,對電子元件縮小化與效率的持續需求,研究人員賣力的將新材料加入矽基微電子元件。此些新材料需以非常小的空間尺寸來應用,通常此些尺寸落於幾個奈米到幾十個奈米之間。於奈米等級,大部分材料的性質強烈的受其外在尺寸影響,在某些尺寸以下,甚至會喪失其材料功能。所以於基本材料科學,人們設法清楚的辨識尺寸效應的起因與其運作機構。

Max Planck研究人員發現一定程度、小於0.1奈米直徑的線性結晶晶格缺陷,會明顯的促成10奈米薄的鋯鈦酸鉛(lead zirconate titanate)孤立島塊(islands)喪失其記憶性質。此些缺陷形成於鈦酸鍶(strontium titanate)基材與島塊之間的介面。經由定量的高解析電子顯微鏡,發現稱之為不配對差排(misfit dislocations)的線性缺陷,會讓一條約4×8奈米矩形截面、20到50奈米長度的材料變形,而使得材料喪失其原有的儲存資料性質。如果鐵電材料島塊(ferroelectric island)過小,其大部分的體積都由一條條變形的材料所構成,鐵電材料則不再能儲存任何資料。如果奈米尺寸的鐵電氧化物要要使用於儲存資料,則必須設法避免晶格缺陷的形成。

Max Planck Institute of Microstructure Physics主任,Professor Ulrich Gösele評論,“不配對差排對半導體奈米結構光學與電學性質的擾亂影響早為所知,不過令人驚訝的是,此問題原來與鐵電奈米結構的儲存資料性質最為相關”,他認為此發現能為鐵電氧化物在微小化記憶元件的應用上,開啟一個新的可能性,能有系統的選擇定義明確的材料組合。

參考來源:

本文版權聲明與轉載授權資訊:

  • [Feb 16, 2001] 鐵電材料導電性的新證據


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