La familia de materiales ferroeléctricos, cuyas polarizaciones espontáneas pueden conmutarse mediante campos eléctricos, ha crecido significativamente e incluye óxidos con estructura de perovskita, perovskitas híbridas, compuestos orgánicos, entre muchos otros. Los ferroeléctricos han mostrado un tremendo potencial industrial en aplicaciones tales como memoria no volátil, actuadores, transistores de efecto de campo de capacitancia negativa y en dispositivos fotovoltaicos como celdas solares. Muy en particular, los ferroeléctricos 2D han atraído considerable atención en la comunidad científica y tecnológica en los últimos años.
Cuando capas atómicas, conformando una estructura de van der Waals no centrosimétrica, se deslizan entre sí, la transferencia de carga entre las capas en la interfaz da como resultado una inversión (conmutación) de la polarización espontánea de la estructura. Este fenómeno se conoce como ferroelectricidad por deslizamiento y es marcadamente diferente a los mecanismos de conmutación en ferroeléctricos convencionales basados en el desplazamiento de iones.
Investigadores de China y Singapur reportaron un nuevo formato para controlar la ferroelectricidad por deslizamiento mediante la dependencia de capas. Los autores fabricaron transistores de efecto de campo de doble puerta conteniendo, como elemento dieléctrico-ferroeléctrico, empaquetamientos de varios espesores de capas de MoS2 en un arreglo romboédrico (3 R MoS2). En tales dispositivos, obtuvieron estados anómalos de la polarización intermedia en las multicapas 3 R MoS2 (diferente a las bicapas hexagonales 2 H). Mediante cálculos ab initio utilizando la teoría de funcional de la densidad, proponen un modelo generalizado para describir el proceso de conmutación ferroeléctrica en las multicapas 3 RMoS2 y para explicar la formación de estos estados de polarización intermedios.
El trabajo revela el papel crítico que juegan tanto el número de capas como el acoplamiento dipolar entre las capas en la ferroelectricidad por deslizamiento. Los resultados aportan una nueva estrategia para el diseño de nuevos dispositivos ferroeléctricos deslizantes.
El trabajo fue publicado en Nature Communications
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