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纳米技术的突破：超薄铁电薄膜可被用来制造更小、更高效的电子设备

文章来源：新能源网更新时间：2023-05-05 16:39:14

日本名古屋大学未来材料与系统研究所的研究人员成功地合成了厚度为1.8纳米的钛酸钡（BaTiO3）纳米片，这是迄今为止为独立薄膜创造的最薄厚度。鉴于厚度与功能有关，他们的发现为更小、更有效的设备打开了大门。该研究发表在《先进电子材料》杂志上。

开发具有新电子功能的越来越薄的材料是一个极具竞争力的研究领域。这种装置在铁电体中尤其重要，铁电体是一种具有可被电场逆转的极化作用的材料。这种逆转极化的能力使这些材料在记忆和振动发电方面很有用。

然而，随着这些设备中使用的材料变得更小，它们表现出意想不到的特性，使其工业使用变得复杂。一个大问题是"尺寸效应"，因为当材料的厚度减少到几纳米时，其铁电特性就会消失。

现在，名古屋大学材料化学系和可持续发展材料与系统研究所（IMASS）的一个团队在Minoru Osada教授的领导下，使用水溶液工艺成功合成了厚度为1.8纳米的具有铁电特性的无缺陷BaTiO3纳米片。该成果是迄今为止最薄的独立薄膜。虽然很薄，但该薄膜表现出铁电特性，代表了在制造薄的铁电活性薄膜方面的一个重要突破。

"然而，对于BaTiO3这种典型的铁电材料，用传统的合成方法很难合成纳米片。因此，有必要开发一种新的合成方法，"Osada说。"一般来说，BaTiO3的合成需要一个煅烧过程，需要1000℃或更高的温度。相比之下，我们用我们的工艺在60℃的低温下合成了BaTiO3纳米片。由于使用这种方法可以通过改变反应时间来控制薄膜的厚度，因此实现了具有2至6个晶格的纳米片的合成。"

"如果能在铁电中合成厚度为几纳米的纳米片，就有望发现新的特性和应用。我们的发现应该为存储器和电容器等设备的小型化提供一种重要技术，由于现有技术在材料和工艺方面都已经达到了极限，像我们这样的技术是至关重要的。它们通过新材料和新工艺的手段提供了性能的大幅提高和技术创新。"

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