El descubrimiento podría ayudar a alargar la vida útil de los dispositivos electrónicos: la investigación podría llevar a que los dispositivos electrónicos se diseñen con mayor resistencia

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Las imágenes de microscopía electrónica muestran la degradación en acción. CRÉDITO Universidad de Sydney

Abstracto:
Los materiales ferroeléctricos se utilizan en muchos dispositivos, incluidas memorias, condensadores, actuadores y sensores. Estos dispositivos se utilizan comúnmente en instrumentos industriales y de consumo, como computadoras, equipos médicos de ultrasonido y sonares subacuáticos.

El descubrimiento podría ayudar a prolongar la vida útil de los dispositivos electrónicos: la investigación podría llevar a que los dispositivos electrónicos se diseñen con mayor resistencia

Sydney, Australia | Publicado el 9 de abril de 2021

Con el tiempo, los materiales ferroeléctricos están sujetos a cargas mecánicas y eléctricas repetidas, lo que lleva a una disminución progresiva de su funcionalidad, lo que finalmente resulta en fallas. Este proceso se conoce como "fatiga ferroeléctrica".

Es una de las principales causas del fallo de una variedad de dispositivos electrónicos, y los productos electrónicos desechados son un contribuyente principal a los desechos electrónicos. A nivel mundial, decenas de millones de toneladas de dispositivos electrónicos defectuosos van al vertedero cada año.

Utilizando microscopía electrónica avanzada in situ, los investigadores de la Escuela de Ingeniería Aeroespacial, Mecánica y Mecatrónica pudieron observar la fatiga ferroeléctrica a medida que se producía. Esta técnica utiliza un microscopio avanzado para "ver", en tiempo real, hasta niveles nanométricos y atómicos.

Los investigadores esperan que esta nueva observación, descrita en un artículo publicado en Nature Communications, ayude a informar mejor el diseño futuro de nanodispositivos ferroeléctricos.

"Nuestro descubrimiento es un avance científico significativo, ya que muestra una imagen clara de cómo el proceso de degradación ferroeléctrica está presente en la nanoescala", dijo el coautor, el profesor Xiaozhou Liao, también del Instituto Nano de la Universidad de Sydney.

El Dr. Qianwei Huang, investigador principal del estudio, dijo: “Aunque se sabe desde hace mucho tiempo que la fatiga ferroeléctrica puede acortar la vida útil de los dispositivos electrónicos, anteriormente no se entendía bien cómo ocurre debido a la falta de tecnología adecuada para observarla. "

El coautor, el Dr. Zibin Chen, dijo: "Con esto, esperamos informar mejor a la ingeniería de dispositivos con una vida útil más larga".

Los hallazgos observacionales provocan un nuevo debate

El premio Nobel Herbert Kroemer afirmó una vez que “La interfaz es el dispositivo”. Por lo tanto, las observaciones de los investigadores de Sydney podrían generar un nuevo debate sobre si las interfaces, que son límites físicos que separan diferentes regiones en los materiales, son una solución viable para la falta de confiabilidad de los dispositivos de próxima generación.

“Nuestro descubrimiento ha indicado que las interfaces podrían acelerar la degradación ferroeléctrica. Por lo tanto, se necesita una mejor comprensión de estos procesos para lograr el mejor rendimiento de los dispositivos ”, dijo el Dr. Chen.

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REVELACIÓN:

La investigación fue apoyada por el Consejo Australiano de Investigación para el proyecto Desentrañar el origen estructural de la fatiga cíclica en materiales ferroeléctricos. Fue facilitado por el Centro Australiano de Microscopía y Microanálisis de la Universidad de Sydney.

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