Всего 1,7 пикосекунды: в Китае разработали перспективный механизм для сверхбыстрой памяти
Китайские исследователи впервые разработали способ точно управлять направлением движения атомных слоев в двумерных скользящих сегнетоэлектриках. Авторы сравнивают новый механизм с «рулем», который заставляет слои материала перемещаться по заранее заданной траектории.
Исследование провели специалисты Нинбоского университета, Восточного технологического университета Нинбо и Нинбоского института материаловедения и инженерии Китайской академии наук.
Скользящие сегнетоэлектрики — это новый класс двумерных материалов, в которых электрическая поляризация меняется не за счет смещения отдельных ионов, а благодаря сдвигу целых атомных слоев относительно друг друга. Такая конструкция потенциально обеспечивает более низкое энергопотребление, высокую скорость переключения и меньшую деградацию при интенсивной работе.
До сих пор главным препятствием оставался контроль над направлением этого скольжения. В идеальной кристаллической структуре существует сразу несколько равноправных путей движения, поэтому заставить слои смещаться строго в нужную сторону было непросто.
Ученые изучили проблему на примере двухслойного нитрида бора. Они объединили квантовые расчеты с молекулярно-динамическим моделированием, использующим потенциалы, созданные с помощью методов искусственного интеллекта. Это позволило проследить поведение большого числа атомов с точностью до фемтосекунд.
Для управления движением исследователи предложили простое решение — слегка растянуть материал вдоль одного направления. Такая одноосная деформация нарушает симметрию кристалла и создает предпочтительный маршрут для смещения атомных слоев.
В результате под действием электрического поля слои перемещаются только из конфигурации BA в AB, одновременно переключая электрическую поляризацию. Именно этот эффект авторы и называют управляемым межслойным скольжением.
По данным моделирования, двухслойному нитриду бора требуется около 1,7 пикосекунды на переключение поляризации. Это на три-четыре порядка быстрее, чем характерные скорости традиционных сегнетоэлектрических материалов.
© iXBT
