As junções de túnel ferroelétrico emergiram como componentes fundamentais na busca por soluções de memória e computação mais rápidas e confiáveis. Nesta última pesquisa da Nature Communications (ver Texto completo livremente aberto), uma equipe liderada por Yue-Wen Fang do Conselho Nacional de Pesquisa Espanhola no Centro de Física de Materiales (CSIC-UPV/EHU), Linxin Zhang em Universidade de Ciência e Tecnologia Pequim e Rui Yang na Universidade de Xangai Jiaotong demonstrou a capacidade de manter uma alta eletroresistência de tunelamento de 7 × 105 Em FTJs, utilizando um filme de um nanômetro de óxido de bismuto substituído por samarium (ver Fig. 1). Esse resultado marca um marco significativo, especialmente considerando que tentativas anteriores de alcançar um desempenho semelhante em filmes ferroelétricos ultrafinos têm se esforçado para atravessar o limiar de eficácia de Terahertz.
Fig. 1: um Ilustração esquemática da estrutura FTJ. b Diagrama de nível atômico da estrutura Au (60 nm)/Cr (15 nm)/BSO (1 nm)/NSTO FTJ. Enquanto os átomos de SM são distribuídos aleatoriamente na estrutura, fornecemos uma possível estrutura BSO obtida de um estudo anterior na ciência (https://doi.org/10.1126/science.abm5134). c A imagem de hastes Haadf de um filme BSO cultivado em substrato nsO, com a espessura do BSO de 1 nm.
Tradicionalmente, à medida que a camada ferroelétrica é reduzida a escalas atômicas, desafios como instabilidade estrutural e campos de despolarização prejudicaram o desempenho na ferroeletricidade. No entanto, a forte ferroeletricidade fora do plano exibida em óxido de bismuto em camadas garante a estabilidade, mesmo em espessuras significativamente reduzidas. A descoberta de que a substituição do samário pode sustentar características ferroelétricas até um nanômetro abre novas avenidas para alavancar as propriedades ferroelétricas na tecnologia de memória de próxima geração.
As implicações de alcançar uma TER tão alta em escalas ultrafinas são profundas. Ao ativar até 32 estados de resistência distintos sem exigir um ciclo de verificação de gravação, esses FTJs demonstram um potencial notável para armazenamento de dados em vários níveis. Juntamente com altos níveis de resistência que excedem 5 × 109 Operações e um impressionante tempo de retenção de 10 anos, eles abrem caminho para memórias não voláteis altamente eficientes e confiáveis muito além do que atualmente é possível com tecnologias existentes, como a memória flash comercial.
À medida que avançamos para uma época em que a demanda por eletrônicos compactos e com eficiência energética continua a crescer, a contínua exploração e desenvolvimento de materiais ferroelétricos, como o óxido de bismuto em camadas substituído por samarium, será essencial. Esta pesquisa não apenas constrói uma ponte em direção a soluções avançadas de memória, mas também reafirma o significado dos materiais ferroelétricos no cenário mais amplo dos avanços eletrônicos e computacionais.
