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Les matériaux ferroélectriques présentent une polarisation spontanée qui peut être renversée lorsqu'on lui applique un champ électrique. Ils pourraient donc être utilisés pour stocker des informations. D'autant que les bits ferroélectriques peuvent être écrits grâce à une tension et à une puissance plus faibles que les bits magnétiques actuellement exploités par les disques durs.
L'ennui est que l'on pensait, jusqu'à aujourd'hui, que dans les matériaux ferroélectriques, les dipôles ne sont stables que lorsque les cristaux sont grands. Même s'il y a huit ans, des chercheurs allemands avaient affirmé que les couches minces d'oxyde d'hafnium étaient ferroélectriques lorsqu'elles étaient plus minces que dix nanomètres. Le phénomène n'avait pas pu être expliqué.
L’oxyde d’hafnium (HfO2) est le plus stable composé de hafnium, un métal de transition gris argenté. Son nom vient de Kobenhavn (Copenhague), la ville danoise, ici en photo, dans laquelle il a été découvert. © Nick Karvounis, Unsplash
Vers une nouvelle génération de systèmes de stockage d’information
Des physiciensphysiciens de l'université de Groningen (Pays-Bas) ont eu recours à des techniques de diffusion des rayons X et de microscope électroniquemicroscope électronique à haute résolutionrésolution pour observer que les films très minces d'oxyde de hafnium se développent sur un substrat dans une structure polaire totalement inattendue. Ils ont ainsi pu confirmer la ferroélectricité non conventionnelle de ce matériaumatériau à l'échelle nanométrique.
Selon les chercheurs de l'université de Groningen, ce phénomène résulterait de la très grande énergieénergie de surface des cristaux d'oxyde de hafnium, créant une pressionpression qui peut atteindre 5 gigapascals. « Cette pression, ainsi que la contrainte imposée par le substrat, induit une phase polaire, ce qui va dans le sens de l'observation selon laquelle ces cristaux sont ferroélectriques », conclut Beatriz Noheda, spécialiste des nanomatériaux fonctionnels.
