La scoperta potrebbe aiutare ad allungare la durata della vita dei dispositivi elettronici: la ricerca potrebbe portare a progettare dispositivi elettronici con una maggiore resistenza

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Le immagini al microscopio elettronico mostrano il degrado in atto. CREDITO Università di Sydney

Abstract:
I materiali ferroelettrici sono utilizzati in molti dispositivi, tra cui memorie, condensatori, attuatori e sensori. Questi dispositivi sono comunemente utilizzati in strumenti sia di consumo che industriali, come computer, apparecchiature mediche a ultrasuoni e sonar subacquei.

La scoperta potrebbe aiutare ad allungare la durata di vita dei dispositivi elettronici: la ricerca potrebbe portare a progettare l'elettronica con una migliore resistenza

Sidney, Australia | Pubblicato il 9 aprile 2021

Nel tempo, i materiali ferroelettrici sono sottoposti a ripetuti carichi meccanici ed elettrici, che portano ad una progressiva diminuzione della loro funzionalità, fino a provocare guasti. Questo processo è denominato “fatica ferroelettrica”.

È una delle cause principali del fallimento di una serie di dispositivi elettronici, con l'elettronica scartata che contribuisce in modo determinante ai rifiuti elettronici. A livello globale, ogni anno decine di milioni di tonnellate di dispositivi elettronici guasti finiscono in discarica.

Utilizzando la microscopia elettronica in situ avanzata, i ricercatori della Scuola di ingegneria aerospaziale, meccanica e meccatronica sono stati in grado di osservare la fatica ferroelettrica mentre si verificava. Questa tecnica utilizza un microscopio avanzato per "vedere", in tempo reale, fino a livello nanometrico e atomico.

I ricercatori sperano che questa nuova osservazione, descritta in un articolo pubblicato su Nature Communications, contribuirà a informare meglio la futura progettazione di nanodispositivi ferroelettrici.

"La nostra scoperta è un progresso scientifico significativo in quanto mostra un quadro chiaro di come il processo di degradazione ferroelettrica è presente su scala nanometrica", ha affermato il coautore, il professor Xiaozhou Liao, anch'egli del Nano Institute dell'Università di Sydney.

Il dottor Qianwei Huang, il ricercatore principale dello studio, ha dichiarato: “Sebbene sia noto da tempo che la fatica ferroelettrica può ridurre la durata dei dispositivi elettronici, il modo in cui si verifica in precedenza non era stato ben compreso, a causa della mancanza di tecnologia adatta per osservarla. "

Il coautore, il dottor Zibin Chen, ha dichiarato: “Con questo, speriamo di informare meglio l’ingegneria dei dispositivi con una durata di vita più lunga”.

I risultati dell'osservazione innescano un nuovo dibattito

Il premio Nobel Herbert Kroemer una volta affermò “L’interfaccia è il dispositivo”. Le osservazioni dei ricercatori di Sydney potrebbero quindi innescare un nuovo dibattito sulla questione se le interfacce – che sono i confini fisici che separano diverse regioni nei materiali – siano una soluzione praticabile all’inaffidabilità dei dispositivi di prossima generazione.

“La nostra scoperta ha indicato che le interfacce potrebbero effettivamente accelerare la degradazione ferroelettrica. Pertanto, è necessaria una migliore comprensione di questi processi per ottenere le migliori prestazioni dei dispositivi”, ha affermato il dott. Chen.

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RIVELAZIONE:

La ricerca è stata supportata dall'Australian Research Council per il progetto Unravelling the structure origin of cyclic fatica in ferroelectric materials. È stato facilitato dall'Australian Centre for Microscopy & Microanalysis presso l'Università di Sydney.

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Contatti:
Luisa Basso
61-438-021-390

@SydneyUni_Media

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