Электроника становится все миниатюрнее, но возможности уменьшения ее толщины ограничиваются свойствами современных материалов. Такаеси Сасаки (Takayoshi Sasaki) со своими коллегами из Международного центра наноархитектоники материалов, Национального института материаловедения и Университета Синсю (Япония) разработал способ радикального сокращения размеров конденсаторов – основных компонентов для накопления энергии, который может ускорить разработку более компактных, высокоэффективных устройств следующего поколения.
В уменьшении габаритов конденсаторов в последнее время достигнут значительный прогресс, однако существующие технологии практически достигли своего предела с точки зрения используемых материалов и технологических процессов, что, в свою очередь, ограничивает возможности существенного улучшения характеристик. В поисках решения ученые отправились на наноуровень, однако сделать «наноконденсаторы» совсем не просто.
Команда Сасаки разработала нечто похожее на конструктор LEGO, из кубиков которого можно собирать высококачественные ультратонкие конденсаторы. В качестве основных компонентов устройства ученые использовали проводящие нанолисты из Ru0.95O20.2- и диэлектрические нанолисты из Ca2Nb3O10-. С помощью метода восходящего раствора, они создали сэндвич, состоящий из слоев оксидных нанолистов двух различных типов и образующий ультратонкий конденсатор. Новые конденсаторы имеют стабильную плотность емкости (~27.5 мкФ/см2), превосходя по этому параметру существующие коммерческие изделия в 2000 раз.
Исследователи разработали ультра тонкие конденсаторы на основе оксидных нанолистов
Схематическая иллюстрация (слева) и полученное с помощью просвечивающего электронного микроскопа изображение поперечного сечения (справа) всех нанослоев ультратонкого конденсатора.
Ученые видят множество направлений, по которым могут пойти дальнейшие исследования, говоря в заключение: «Практически бесконечное многообразие оксидных нанолистов, которые могут использоваться в качестве элементов различных архитектур, позволяет предположить, что двумерные гетеросвязи дадут беспрецедентную универсальность в создании новых 2D состояний и устройств на основе молекулярных пленок, даже за пределами графеновых технологий».
На английском языке: Researchers developed ultrathin high-performance capacitors using LEGO-like game of oxide nanosheets
