宾夕法尼亚州立大学的一个研究小组欧洲杯足球竞彩展示了镁取代氧化锌的铁电性，这可能会使一种新的材料家族得以改善数字信息存储，并使用更少的能量。
铁电材料是自发电极化的，因为欧洲杯足球竞彩材料中的负电荷和正电荷倾向于相反的方向，并在外加电场的作用下重新定向。它们会受到物理力量的影响，这就是为什么它们可以用于按钮点火器，比如在燃气烤架中发现的那些。它们也可以用于数据存储和存储，因为它们保持在一个极化状态，没有额外的电力，所以是低能量的数字存储解决方案。
“我们已经确定了一种新的材料家族，我们可以用它来制造微型电容器，我们欧洲杯足球竞彩可以设置它们的极化方向，使它们的表面电荷要么是正的，要么是负的，”材料科学与工程教授、这篇发表在《应用物理学杂志》上的论文的合著者乔恩欧洲杯足球竞彩-保罗·玛丽亚说。欧洲杯线上买球“这个设置是非易失性的，这意味着我们可以把电容设为正，它仍然是正的，我们可以把它设为负，它仍然是负的。然后我们可以回来，确定我们如何设置电容器，在一个小时前。”
这种能力可以使一种不像其他形式那样耗电的数字存储形式成为可能。
“这种存储方式不需要额外的能量，”玛丽亚说。“这很重要，因为我们今天使用的许多计算机存储器需要额外的电力来维持信息，而我们在信息上使用了美国大量的能源预算。”
这种新材料是由镁欧洲杯足球竞彩取代氧化锌薄膜制成的。该薄膜是通过溅射沉积法生长的，在这个过程中，氩离子向目标材料加速，以足够高的能量撞击它，使原子从含有镁和锌的目标材料中分离出来。欧洲杯足球竞彩释放出来的镁和锌原子在气相中移动，直到它们与氧发生反应，聚集在镀铂的氧化铝基板上，形成薄膜。
研究人员研究了镁取代氧化锌作为一种增加氧化锌带隙的方法，这是制造半导体的关键材料特性。然而，这种材料从未被用来研究铁电性。尽管如此，研究人员相信，基于一种想法，这种材料可以被制成铁电材料“铁电体无处不在”由Maria和Susan Trolier-McKinstry, Evan Pugh大学教授，Steward S. Flaschen陶瓷科学与工程教授和论文合著者提出。欧洲杯线上买球
“一般来说，铁电性通常发生在从结构和化学角度来看很复杂的矿物中，”玛丽亚说。“我们的团队在大约两年前提出了这个想法，在其他更简单的晶体中也可以发现这种有用的现象，因为有一些线索让我们提出了这种可能性。说‘到处都是铁电物质’有点文字游戏的意思，但它抓住了我们周围有材料给我们暗示的想法，而我们在很长一段时间里都忽视了这些暗示。”欧洲杯足球竞彩
Trolier-McKinstry的研究生涯主要集中在铁电材料上，包括寻找性能更好的铁电材料。欧洲杯足球竞彩她指出，德国基尔大学(University of Kiel)在2019年首次在氮化物中发现了这种令人惊讶的铁电材料，但她和玛丽亚已经在氧化物中证明了类似的行为。欧洲杯足球竞彩
Trolier-McKinstry和Maria的团队所遵循的过程的一部分是开发一个价值指标，这个指标用于分析化学和材料研究等科学中，用来表征相对于替代品的设备、材料或方法的性能。欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球
“当我们研究材料的任何应用时，我们通常会设计一个价值数字，说明我们需要什么样的材料属性组合来让任何给定的应用尽可能有效，”欧洲杯足球竞彩Trolier-McKinstry说。“而这个新的铁电体家族，为我们提供了这些有价值的数字的全新可能性。这对我们以往没有好的材料组合的应用非常有吸引力，所以这种新材料的开发往往会激发新的应用。”欧洲杯足球竞彩
镁取代氧化锌薄膜的另一个好处是它们可以在比其他铁电材料低得多的温度下沉积。欧洲杯足球竞彩
“绝大多数电子材料都是在高温下制备的，高温意味着300到1000摄氏度(572到1欧洲杯足球竞彩835华氏度)，”玛丽亚说。“当你在高温下制造材料时，会遇到很多困欧洲杯足球竞彩难。它们往往是工程上的困难，但尽管如此，它们使一切都更具挑战性。考虑到每个电容器需要两个电触点;如果我在高温下至少在其中一个接触点上制备铁电层，在某个点上就会发生不想要的化学反应。所以，当你可以在低温下制作东西时，你就可以更容易地将它们整合起来。”
新材料的下一步是将其制成厚度约为10纳米、横向尺寸为欧洲杯足球竞彩20 ~ 30纳米的电容器，这是一个艰巨的工程挑战。研究人员需要创造一种方法来控制材料的生长，这样就不会出现材料中的缺陷等问题。欧洲杯足球竞彩Trolier-McKinstry说，解决这些问题将是这些材料能否用于新技术的关键;欧洲杯足球竞彩装有芯片的手机耗能更少，可以持续运行一周或更长时间。
“在开发新材料时，你必须弄清楚它们是如何失欧洲杯足球竞彩效的，然后理解如何减轻这些失效机制，”Trolier-McKinstry说。“对于每一个应用程序，你都需要确定哪些是基本属性，以及它们将如何随着时间的推移而演变。除非你对其进行了一些测量，否则你不知道将面临什么样的巨大挑战，而且这种材料是否会在五年内用于你的手机，其可靠性和可制造性是巨大的。”
其他宾夕法尼亚州立大学参与该项目的研究人员包括凯文·费里(Kevin Ferri)，他最近获得了材料科学与工程博士学位，也是论文的第一作者;欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球研究生Saiphaneendra Bachu;朱万林，助理研究员;材料科学与工程系和材料研究所的研究生约翰·海登;欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球还有电机与计算机工程系的研究生Mario Imperatore和副教授Chris Giebink。
美国能源部和国家科学基金会支持了这项研究。欧洲杯线上买球
来源:https://www.psu.edu/