Um grupo internacional de cientistas comprovou pela primeira vez experimentalmente a manifestação do efeito ferroelétrico em um material de componente único – o telúrio. Os ferroelétricos geralmente são compostos, o que torna sua aplicação mais difícil e cara. Os cientistas foram além de testar o fenômeno e criaram um protótipo de transistor de efeito de campo com um canal de nanofios, abrindo caminho para a memória futura e a computação neuromórfica.
Fonte da imagem: Nature Communications
«Materiais ferroelétricos são substâncias que podem armazenar carga elétrica e retê-la mesmo quando a energia é desligada, e sua carga pode ser trocada pela aplicação de um campo elétrico externo – propriedade necessária para dispositivos de memória não volátil”, explicam os autores do artigo. , publicado na Nature Communications.
A possibilidade do efeito ferroelétrico se manifestar em materiais monocomponentes era conhecida apenas teoricamente. Cientistas da Universidade de Tohoku, juntamente com colegas de outros países, demonstraram que o efeito é possível em nanofios de telúrio (Te). Essencialmente, é um material 2D no qual o efeito ferroelétrico se manifesta devido a “um deslocamento único de átomos na estrutura da cadeia unidimensional do telúrio”. O fenômeno foi determinado usando microscopia de força de resposta piezo e microscopia eletrônica de transmissão de varredura de alta resolução.
Com base em sua descoberta, os cientistas desenvolveram um novo dispositivo, o transistor ferroelétrico de efeito de campo auto-gating (SF-FET), que combina propriedades ferroelétricas e semicondutoras em um único dispositivo. O SF-FET experimental demonstrou retenção de dados excepcional, velocidade de comutação rápida (menos de 20 ns) e densidade de gravação impressionante superior a 1,9 TB por cm2.
«Nossa descoberta abre novas oportunidades para dispositivos de memória de próxima geração, onde a alta mobilidade dos nanofios de telúrio e suas propriedades eletrônicas únicas podem ajudar a simplificar as arquiteturas dos dispositivos”, explicam os autores. “Nosso dispositivo SF-FET também pode desempenhar um papel crítico em futuros sistemas de inteligência artificial, permitindo a computação neuromórfica que imita o funcionamento do cérebro humano.” “Além disso, as descobertas podem ajudar a reduzir o consumo de energia em dispositivos eletrônicos, atendendo à necessidade de tecnologias sustentáveis”.