Entdeckung könnte dazu beitragen, die Lebensdauer elektronischer Geräte zu verlängern: Die Forschung könnte dazu führen, dass elektronische Geräte langlebiger gestaltet werden

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Elektronenmikroskopische Bilder zeigen den Abbau in Aktion. KREDIT Universität von Sydney

Abstract:
Ferroelektrische Materialien werden in vielen Geräten verwendet, darunter Speicher, Kondensatoren, Aktuatoren und Sensoren. Diese Geräte werden üblicherweise sowohl in Verbraucher- als auch in Industrieinstrumenten wie Computern, medizinischen Ultraschallgeräten und Unterwassersonaren verwendet.

Entdeckung könnte dazu beitragen, die Lebensdauer elektronischer Geräte zu verlängern: Die Forschung könnte dazu führen, dass Elektronik mit besserer Lebensdauer entwickelt wird

Sydney, Australien | Gepostet am 9

Ferroelektrische Materialien werden im Laufe der Zeit wiederholten mechanischen und elektrischen Belastungen ausgesetzt, was zu einer fortschreitenden Abnahme ihrer Funktionalität und schließlich zum Versagen führt. Dieser Vorgang wird als „ferroelektrische Ermüdung“ bezeichnet.

Es ist eine Hauptursache für den Ausfall einer Reihe elektronischer Geräte, wobei ausrangierte Elektronik einen Hauptbeitrag zum Elektroschrott leistet. Weltweit landen jedes Jahr mehrere zehn Millionen Tonnen defekter elektronischer Geräte auf der Deponie.

Mithilfe fortschrittlicher In-situ-Elektronenmikroskopie konnten die Forscher der School of Aerospace, Mechanical and Mechatronic Engineering die ferroelektrische Ermüdung während ihres Auftretens beobachten. Diese Technik verwendet ein fortschrittliches Mikroskop, um in Echtzeit bis in den Nanobereich und auf atomare Ebene zu „sehen“.

Die Forscher hoffen, dass diese neue Beobachtung, die in einem in Nature Communications veröffentlichten Artikel beschrieben wird, dazu beitragen wird, das zukünftige Design von ferroelektrischen Nanogeräten besser zu informieren.

„Unsere Entdeckung ist ein bedeutender wissenschaftlicher Durchbruch, da sie ein klares Bild davon zeigt, wie der ferroelektrische Abbauprozess im Nanomaßstab stattfindet“, sagte Co-Autor Professor Xiaozhou Liao, ebenfalls vom Nanoinstitut der Universität Sydney.

Dr. Qianwei Huang, der leitende Forscher der Studie, sagte: „Obwohl seit langem bekannt ist, dass ferroelektrische Ermüdung die Lebensdauer elektronischer Geräte verkürzen kann, war ihre Entstehung bisher aufgrund des Mangels an geeigneter Technologie zu ihrer Beobachtung nicht gut verstanden. ”

Co-Autor Dr. Zibin Chen sagte: „Damit hoffen wir, die Entwicklung von Geräten mit längerer Lebensdauer besser informieren zu können.“

Beobachtungsergebnisse lösen neue Debatten aus

Der Nobelpreisträger Herbert Kroemer hat einmal den berühmten Satz „Die Schnittstelle ist das Gerät“ formuliert. Die Beobachtungen der Forscher aus Sydney könnten daher eine neue Debatte darüber entfachen, ob Grenzflächen – das sind physische Grenzen, die verschiedene Regionen in Materialien trennen – eine praktikable Lösung für die Unzuverlässigkeit von Geräten der nächsten Generation sind.

„Unsere Entdeckung hat gezeigt, dass Grenzflächen den ferroelektrischen Abbau tatsächlich beschleunigen könnten. Daher ist ein besseres Verständnis dieser Prozesse erforderlich, um die beste Leistung der Geräte zu erzielen“, sagte Dr. Chen.

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OFFENLEGUNG:

Die Forschung wurde vom Australian Research Council für das Projekt Unraveling the Structural Origin of Cycle Fatigue in Ferroelectric Materials unterstützt. Es wurde vom Australian Centre for Microscopy & Microanalysis an der University of Sydney ermöglicht.

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Kontakte:
Luisa Niedrig
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@SydneyUni_Media

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