Por primera vez, los investigadores han sido capaces de depositar una película ferroeléctrica de óxido ultra delgada sobre un sustrato de polímero flexible. El equipo de investigación utilizó las películas delgadas ferroeléctricas flexibles para hacer dispositivos de memoria no volátil que son portátiles y resistentes.
Crédito: North Carolina State University
"Los materiales ferroeléctricos son capaces de almacenar carga, que los hace ideales para dispositivos de memoria no volátil," dice Jacob Jones, un profesor de ciencia de materiales e ingeniería en North Carolina State University y coautor de un libro sobre la obra. "Pero los materiales ferroeléctricos tienden a ser frágiles y normalmente tienen que hacerse a altas temperaturas – que destruirían más polímeros. Hemos ya encontrado una manera de hacer una película muy delgada de material ferroeléctrico que puede realizarse a bajas temperaturas."
"Lo más emocionante de este trabajo es la capacidad de hacer láminas delgadas ferroeléctricas a bajas temperaturas e integrarlas con semiconductores orgánicos basados en carbono para hacer los dispositivos de memoria altamente flexibles," dice Franky, el autor del artículo y Walter e Ida Freeman distinguido profesor de ciencia de materiales e ingeniería en el estado de Carolina del norte.
"La clave del éxito de este trabajo es la técnica especial que hemos desarrollado para hacer estas películas ferroeléctricas delgadas a bajas temperaturas y mantener la flexibilidad,", dice Hyeonggeun Yu, un investigador postdoctoral en el estado de Carolina del norte y autor principal del documento. "Hemos creado una nueva plataforma de dispositivo que puede integrar estos dispositivos de memoria con otros circuitos electrónicos flexibles".
"Este avance nos permitió crear una película ferroeléctrica flexible que puede utilizarse para crear unidades de almacenamiento de memoria estable para su uso en aplicaciones electrónicas de eficiencia energética para el uso en todo, desde la exploración espacial hasta aplicaciones de defensa,", dice Chung Ching-Chang, un investigador postdoctoral en el estado de Carolina del norte y coautor del documento.
Los investigadores trabajaron con óxido de hafnio, o hafnia, un material que tiene propiedades ferroeléctricas cuando se aplica como una capa delgada. Y, por primera vez, los investigadores fueron capaces de demostrar que las películas delgadas de hafnia flexible exhibieron propiedades ferroeléctricas con espesores de 20 nanómetros (nm) a 50 nm.
"Este es un hito en la nanotecnología," dice So.
"Hicimos un transistor orgánico vertical de baja tensión, no volátil, utilizando una película delgada de hafnia," dice Jones. "Ese nivel de detalle sólo puede ser emocionante para aquellos en el campo de la ingeniería eléctrica. Para todos los demás, significa que esto es un descubrimiento práctico con aplicaciones muy reales".
"Hemos encontrado que el prototipo es completamente funcional y conserva su funcionalidad incluso cuando es doblado hasta 1.000 veces", dice Chung. "Y ya estamos trabajando en lo que puede hacerse para mejorar la confiabilidad cuando el material está doblado más de 1.000 veces".