La Universidad de Michigan descubre la clave de los nitruros ferroeléctricos estables para la electrónica avanzada

Investigadores de la Universidad de Michigan han resuelto un misterio desconcertante en torno a los nitruros ferroeléctricos de wurtzita. Estos semiconductores, capaces de mantener polarizaciones eléctricas opuestas, encierran un inmenso potencial para la computación de bajo consumo y la electrónica de alta frecuencia. El descubrimiento revela el mecanismo a escala atómica que preserva la integridad de estos materiales. El equipo, dirigido por Zetian Mi y Danhao Wang, utilizó microscopía electrónica avanzada y modelado mecánico cuántico. Su análisis reveló la formación de fracturas a escala atómica en las interfaces donde se encuentran las polarizaciones positivas. Estas fracturas crean una nueva configuración de enlaces químicos rotos. Estos enlaces rotos actúan como reservorios de electrones colgantes con carga negativa, contrarrestando el exceso de carga positiva electrostática. Esta disposición evita que el material se fracture bajo tensión eléctrica interna, lo que le confiere estabilidad. Según Emmanouil Kioupakis, la organización espacial única de los átomos en unidades tetraédricas restringe la distribución de la carga. El equipo validó sus hallazgos utilizando nitruro de escandio y galio. La microscopía electrónica de alta resolución reveló distorsiones en la simetría cristalina hexagonal en las uniones de dominio. Estos electrones colgantes forman vías altamente conductoras a lo largo de las paredes de dominio, que funcionan como superautopistas a nanoescala para la corriente eléctrica. La conductividad de estas vías es ajustable, respondiendo a los cambios en el campo eléctrico. Este descubrimiento tiene implicaciones para el diseño de dispositivos microelectrónicos, en particular para los transistores de efecto de campo (FET). La capacidad de controlar estas interfaces de dominio conductoras sugiere nuevas arquitecturas que pueden superar los diseños de transistores tradicionales. Los investigadores planean llevar a cabo la realización práctica de transistores basados en paredes de dominio. Esto podría conducir a una era de la electrónica en la que la memoria, el procesamiento de señales y la transducción estén unificados. Tal integración promete minimizar el consumo de energía al tiempo que maximiza el rendimiento del dispositivo.