Innovative Synthese enthüllt einzigartige Eigenschaften von Perowskiten

BerlinForscher der Universität Nagoya in Japan haben eine neue Methode zur Herstellung von mehrschichtigen Perowskiten entwickelt. Diese Materialien haben besondere elektrische Eigenschaften, die sich je nach Anzahl der Schichten verändern. Mit Hilfe einer Vorlagensynthese ist es ihnen gelungen, Perowskite mit 4 und 5 Schichten herzustellen, die einzigartige Verhaltensweisen in ihren elektrischen Eigenschaften zeigen.

Perowskite sind in der Elektronik von Bedeutung, da sie ihre elektrische Ausrichtung ändern können, wenn ein externes elektrisches Feld angelegt wird. Diese Fähigkeit, bekannt als Ferroelektrizität, ist essenziell für viele elektronische Geräte, wie zum Beispiel:

• Speichergeräte
• Kondensatoren
• Stellantriebe
• Sensorgeräte

Diese Geräte lassen sich einfach ein- und ausschalten, was ihre Leistung verbessert und sie umweltfreundlicher macht. Diese Studie stellt einen wichtigen Fortschritt bei der Entwicklung von bleifreien Ferroelektrika dar, die für zukünftige elektronische Geräte unerlässlich sind.

Das von dem Team der Universität Nagoya entwickelte Verfahren ermöglicht eine präzise Steuerung der Anzahl der hergestellten Perowskit-Schichten. Sie beginnen mit einer Basis von drei Schichten und fügen dann Strontiumtitanat (SrTiO3) hinzu, um die Anzahl der Schichten allmählich zu erhöhen. Diese Methode ermöglicht den Aufbau von Schichtstrukturen mit verbesserter Stabilität und Kontrolle im Vergleich zu bisherigen Ansätzen.

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Die Untersuchung ergab, dass speziell hergestellte Perowskite je nach Anzahl der Schichten unterschiedliche Verhaltensweisen aufweisen. Wenn die Schichtenanzahl ungerade ist, folgen die Perowskite den üblichen Modellen der direkten Ferroelektrizität. Bei einer geraden Schichtenanzahl hingegen zeigen sie indirekte Ferroelektrizität. Diese Entdeckung eröffnet neue Chancen für die Forschung an ferroelektrischen und anderen elektronischen Materialien.

Diese Arbeit könnte bedeutende Auswirkungen haben. Indem Wissenschaftler eine größere Vielfalt an Materialien untersuchen, können sie über die üblichen Optionen hinausgehen. Dies könnte zur Entwicklung neuer Materialien mit verbesserten Eigenschaften führen, die den derzeitigen überlegen sind. Zudem könnten Wissenschaftler durch das Verständnis des Verhaltens spezifischer Schichten maßgeschneiderte Elektronik für unterschiedliche Anforderungen erstellen.

Forscher konzentrieren sich auf Dion-Jacobson (DJ)-Schichtperowskite aufgrund ihrer einzigartigen Struktur asymmetrischer Oktaederschichten. Diese Struktur verleiht ihnen besondere ferroelektrische Eigenschaften. Diese Eigenschaften entstehen durch die Bewegung von positiven und negativen Ionen sowie die Rotation der Oktaeder aufgrund von Größenunterschieden, was zu neuen technologischen Entwicklungen in der Elektronik führen kann.