Найден способ управления крошечными электронными устройствами
Обычно двумерные материалы стараются уравновесить ван-дер-ваальсовы взаимодействия между слоями в доменах, и это не позволяет использовать их на практике. Теперь ученые нашли способ управлять этим свойством 2D-материалов
Способность переключать электрическую поляризацию в небольших устройствах является ключевой для современных технологий, таких как жесткие диски, в которых хранятся и извлекаются большие объемы данных. Размеры индивидуально поляризуемых доменов (то есть областей с фиксированной поляризацией) в устройствах на основе кремния, обычно используемых для хранения информации, в последние годы резко уменьшились, перейдя от толщины примерно 100 нм к атомному масштабу.
Основная проблема, связанная с уменьшением таких устройств, заключается в преодолении взаимодействий дальнего порядка между соседними доменами. Эти взаимодействия, как правило, приводят к выравниванию поляризации отдельных доменов, что не позволяет записывать информацию. Поверхностные эффекты также становятся более важными по мере уменьшения размеров доменов, поскольку в этом случае большая часть вещества материала представляет собой поверхность, а не объем.
Чтобы справиться с этими трудностями, исследователи начали изучать альтернативы кремнию — двумерные материалы, такие как гексагональный нитрид бора (h-BN) и дихалькогениды переходных металлов. Эти вещества состоят из сложенных слоев, удерживаемых вместе слабыми ван-дер-ваальсовыми взаимодействиями. Однако поляризация в выращенных естественным образом 2D-структурах ограничена, так как материалу энергетически выгодно создавать симметрию ван-дер-ваальсовых взаимодействий.
Авторы нового исследования смогли нарушить эту нежелательную симметрию, контролируя угол поворота двух слоев h-BN относительно друг друга. В процессе работы авторы обнаружили множество постоянных и переключаемых поляризаций, ориентированных перпендикулярно поверхности материала, на границе раздела между слоями. Исследователи обнаружили, что при сканировании поверхности образца электрически смещенным наконечником доменные стенки в материале начинают скользить друг по другу. Это скольжение позволяет переключать поляризационную ориентацию локально, и в нужный момент времени. Ученые предполагают, что такой метод переключения поляризации может помочь миниатюризировать электронные устройства.
