(PhysOrg.com) - Utsikterna för elektronik på nanoskala kan vara ännu mer lovande med den första observationen av metallkonduktans i ferroelektriska nanodomäner av forskare vid Oak Ridge National Laboratory.

Ferroelektriska material, som byter polarisering med tillämpningen av ett elektriskt fält, har länge använts i enheter som ultraljudsmaskiner och sensorer. Nu, upptäckter om ferroelektriska elektroniska egenskaper öppnar möjligheter för applikationer inom nanoskalaelektronik och informationslagring.

I ett papper publicerat i American Chemical Society's Nano bokstäver , det ORNL-ledda teamet visade metallisk konduktivitet i en ferroelektrisk film som annars fungerar som en isolator. Detta fenomen av en isolator-metall-övergång förutspåddes för mer än 40 år sedan av teoretiker men har undvikit experimentella bevis fram till nu.

"Detta fynd identifierar entydigt en ny ledningskanal som tränger igenom ferroelektriska isolerande matris, vilket öppnar potentiellt spännande möjligheter att "skriva" och "radera" kretsar med nanoskala dimensioner, "sa huvudförfattaren Peter Maksymovych från ORNL:s Center for Nanophase Materials Sciences.

Ur ett tillämpat perspektiv, förmågan att bara använda ett elektriskt fält som en ratt som ställer in både storleken på metallisk konduktivitet i en ferroelektrisk och typen av laddningsbärare är särskilt spännande. Att göra det senare i en halvledare skulle kräva en förändring av materialkompositionen.

"Vi kan inte bara slå på metallisk konduktivitet, men om du fortsätter att ändra förspänningsrattarna, du kan styra beteendet mycket exakt, "Maksymovytj sa." Och ju mindre nanodomänen, desto bättre fungerar det. Allt detta sker i exakt samma position av materialet, och vi kan gå från en isolator till en bättre metall eller en sämre metall i ett hjärtslag eller snabbare. Detta är potentiellt attraktivt för applikationer, och det leder också till intressanta grundläggande frågor om den exakta mekanismen för metallisk konduktivitet. "

Även om forskarna fokuserade sin studie på en välkänd ferroelektrisk film som kallas blyzirkonattitanat, de förväntar sig att deras observationer kommer att gälla för ett bredare utbud av ferroelektriska material.

"Vi räknar också med att utvidga våra studier till multiferroics, blandad fas och anti-ferroelektrisk kommer att avslöja en hel familj av tidigare okända elektroniska egenskaper, bryter ny mark i både grundläggande och applikationer, "sa medförfattaren och ORNL-seniorforskaren Sergei Kalinin.