奈米鉍結構證實仍具鐵電性
- 上線日期：2009/11/16 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網
鐵電材料的應用很廣，從電腦記憶體到高溫感測器等，無鉛的鉍層結構鐵電元件(bismuth layer structured ferroelectrics, BLSFs)都被視為是極佳的選項。而隨著鐵電元件微型化的迫切需求，研究奈米範疇下的內在尺寸效應(intrinsic size effect)越發重要。然而，要以傳統燒結(sintering)技術來製置備奈米晶粒級的BLSFs陶瓷，仍是一項挑戰。
科學家相信當鐵電材料的尺寸接近奈米級時，其本質特性會改變。不論對於基本理論或實際應用，釐清「多小是過小」將是決定這些材料能否應用在未來微電子結構中的關鍵。最近，由英國、瑞典與中國組成的研究團隊利用名為火花電漿燒結(spark plasma sintering)的方法，成功製備出奈米晶級的BLSFs陶瓷，不僅如此，他們還首次發現晶粒大小只有90 nm的BLSFs陶瓷依然保有鐵電性的證據。
屬於Aurivillius相的BLSFs具有上述的應用潛力，其中最受矚目的化合物之一為
Bi3.15Nd0.85Ti3O12(BNdT)，主要是由於其優良的鐵電效能，包括高的殘餘極化量、高抗疲勞性與低介電損耗。為了研究奈米範圍下的尺寸效應，科學家利用水解法製備奈米粉末，並以火花電漿法製造出高緻密性的BNdT陶瓷，其晶粒大小約90 nm。
相較於微米級陶瓷，奈米BNdT展現較高的介電常數，室溫下的介電損耗也大幅降低，這將有助於其在微電子元件方面的應用。另外一個重要的發現是，晶粒小至90 nm的BNdT陶瓷仍具有鐵電性。該研究團隊目前仍在探索BLSFs陶瓷失去鐵電性的的臨界尺寸到底是多少。詳見Nanotechnology 20, 385708 (2009)。
原始網站: http://nanotechweb.org/cws/article/tech/40715
譯者:蕭世男(逢甲大學材料科學與工程系)
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