Российские материаловеды выяснили, что пленки из оксида гафния, обладающие нестандартной геометрией, можно использовать в качестве основы для пьезоэлектрических моторов для микро- и наноустройств. Подобные устройства будут хорошо совместимы с технологиями из микропроцессорной промышленности, сообщил Центр научных коммуникаций МФТИ.

«Наш результат открывает широкие перспективы поиска новых конфигураций трехмерных пьезоэлектрических устройств, которые позволят улучшить их производительность. Это открывает новое направление в нано- и микросистемной технике», – пояснила заведующая лабораторией перспективных концепций хранения данных МФТИ Анастасия Чуприк, чьи слова приводит пресс-служба Центра научных коммуникаций.

Ученые совершили это открытие при изучении свойств разрабатываемых ими пленок на базе оксида гафния. Они являются одним из перспективных кандидатов на роль основы для новых форм энергонезависимой памяти, потребляющей очень небольшие количества энергии в процессе записи и чтения информации. Данные в такую память будут записываться путем перераспределения электрических зарядов внутри пленки под воздействием внешних электрических полей.

Экспериментируя с подобными пленками разных форм, ученые обнаружили, что появление П-образных ступеней на поверхности сверхтонких прослоек оксида гафния превращает его в материал, обладающий сильными пьезоэлектрическими свойствами. В этом отношении он примерно в 25 раз превосходит плоскую пленку из оксида гафния, обладающую аналогичной толщиной и другими свойствами.

Последующие опыты и расчеты показали, что подобные изменения в свойствах пленок из оксида гафния были связаны с появлением асимметрии в их структуре, в том числе зон с разным уровнем механического напряжения. В перспективе это позволит дополнительно улучшить пьезоэлектрические свойства этого материала путем подбора оптимальной геометрии выступов и впадин на поверхности пленки.

По словам исследователей, это позволяет использовать подобные структурированные пленки из оксида гафния не только для создания запоминающих устройств, но и для разработки различных микро- и наномоторов, миниатюрных перемещателей, подвижных и настраиваемых микролинз, а также массы других приборов. Их можно будет встраивать в другие наноустройства при помощи тех же технологий, которые используются для «печати» микроэлектроники, подытожили исследователи.

О пьезоэлектриках

Пьезоэлектрики представляют собой материалы, которые деформируются при воздействии электрического тока или электрических полей или же вырабатывают электричество при механических воздействиях. Они активно используются в быту и промышленности для создания различных генераторов электричества, моторов и приводов.