Un grupo de investigadores del Instituto de Tecnología e Ingeniería de Materiales de Ningbo (NIMTE) de la Academia de Ciencias de China (CAS) ha desarrollado un material ferroeléctrico libre de fatiga, basado en ferroelectricidad deslizante. Este hallazgo permitirá evitar la degradación de rendimiento y fallos de los dispositivos electrónicos.
Los materiales ferroeléctricos tienen una polarización espontánea conmutable que puede revertirse mediante un campo eléctrico externo, que se ha aplicado ampliamente a dispositivos de memoria, detección y conversión de energía no volátiles.
Debido al movimiento iónico heredado de la conmutación ferroeléctrica, la fatiga por polarización ferroeléctrica ocurre inevitablemente en materiales ferroeléctricos convencionales a medida que aumenta el número de ciclos de inversión de polarización. Esto puede provocar una degradación del rendimiento y fallos del dispositivo, limitando así las aplicaciones prácticas de los materiales ferroeléctricos.
Sistema ferroeléctrico libre de fatiga 3R-MoS 2
En colaboración de la Universidad de Ciencia y Tecnología Electrónica de China y la Universidad de Fudan, los investigadores desarrollaron el sistema ferroeléctrico libre de fatiga 3R-MoS 2 basado en ferroelectricidad deslizante. Este dispositivo de doble puerta bicapa utiliza el método de transporte químico de vapor.
Después de 106 ciclos de conmutación con diferentes anchos de pulso que oscilaban entre 1 ms y 100 ms, los dipolos de polarización ferroeléctrica no mostraron pérdida, lo que indica que el dispositivo aún conservaba el rendimiento de su memoria.
En comparación con los dispositivos ferroeléctricos comerciales, este dispositivo exhibe un tiempo de tensión total superior de 10,5 s en un campo eléctrico, lo que demuestra su excelente resistencia.
Mediante un nuevo modelo de potencial de aprendizaje automático, los cálculos teóricos revelaron que la propiedad libre de fatiga de la ferroelectricidad deslizante puede atribuirse a sus defectos cargados inmóviles.