Главная Технологии Японские ученые создали нанопленку для энергоэффективных гаджетов на основе тройного сплава

Японские ученые создали нанопленку для энергоэффективных гаджетов на основе тройного сплава

Японские ученые из Института науки в Токио разработали уникальную нанопленку на основе тройного сплава, которая содержит рекордно высокий уровень скандия вместе с нитридом галлия и нитридом алюминия. Это открывает новые возможности для создания маломощных устройств хранения информации, которые могут значительно снизить энергопотребление современных гаджетов.

Об этом сообщает ProIT

Инновации для памяти и связи 6G

Разработанные нанопленки не только повышают эффективность хранения данных, но и могут использоваться как фильтры для помех в сетях шестого поколения (6G) и в системах оптических вычислений. Поскольку электроника становится компактнее, спрос на технологии, которые обеспечивают большую плотность хранения данных с минимальными затратами энергии, растет.

Для решения этой задачи исследователи внедрили энергонезависимые ферроэлектрические запоминающие устройства, способные удерживать информацию благодаря собственной электрической поляризации, без постоянного подключения к источнику питания. Это позволяет продлить срок службы аккумуляторов и повысить сложность вычислений в мобильных устройствах.

Технология изготовления и свойства новых материалов

Нитрид галлия (GaN) и нитрид алюминия (AlN), которые широко применяются в производстве светодиодов, имеют специфическую кристаллическую структуру с естественным смещением положительных и отрицательных зарядов, что создает поляризацию, контролируемую внешним напряжением. Добавление скандия к этим материалам позволяет значительно снизить рабочее напряжение и обеспечить функционирование при чрезвычайно низком энергопотреблении. Однако увеличение содержания скандия в сплаве было сложным из-за ограничений стабильности базовых материалов.

Под руководством профессора Хироши Фунакубо японская команда применила реактивное магнетронное распыление — метод физического осаждения из паровой фазы — для создания тонких пленок на подложках из кремния, покрытых платиной и титаном. Благодаря точному регулированию параметров распыления удалось синтезировать широкий спектр тройных сплавов с различными пропорциями элементов.

Полученные нанопленки были детально исследованы методом рентгеновской дифракции для определения кристаллической структуры, а также с помощью электронной микроскопии для анализа структуры на микров уровне. Дополнительно проведены электрические измерения, чтобы оценить сегнетоэлектрические и диэлектрические свойства материалов.

Такой подход позволил ученым построить фазовую диаграмму системы AlN-GaN-ScN, выявив новую область для сегнетоэлектрически активной кристаллической структуры типа вюрцита при повышенном содержании скандия при наличии небольшой доли галлия. В результате наблюдалось существенное снижение коэрцитивного поля материала — с 5,8 МВ/см до 1,8 МВ/см с увеличением соотношения скандия, что значительно облегчает переключение поляризации.

«Эти свойства открывают потенциальные возможности применения в высокочастотных шумовых фильтрах и оптических вычислительных системах с сверхнизким энергопотреблением, которые необходимы для смартфонов 6G следующего поколения и оптических вычислительных устройств, работающих с сверхнизким энергопотреблением», — объясняет Хироши Фунакубо.

Снижение рабочего напряжения в устройствах памяти — одно из ключевых преимуществ новых пленок, что поможет уменьшить затраты энергии в электронике. Кроме того, исследования доказали, что эти нанопленки обладают отличными пьезоэлектрическими и оптоэлектрическими характеристиками, что расширяет спектр их практического применения. Результаты работы опубликованы в журнале APL Materials.

Читайте также

About Us

Soledad is the Best Newspaper and Magazine WordPress Theme with tons of options and demos ready to import. This theme is perfect for blogs and excellent for online stores, news, magazine or review sites. Buy Soledad now!

Latest Articles

© ProIT. Видання не несе жодної відповідальності за зміст і достовірність фактів, думок, поглядів, аргументів та висновків, які викладені у інформаційних матеріалах з посиланням на інші джерела інформації. Усі запити щодо такої інформації мають надсилатися виключно джерелам відповідної інформації.