Universitas Michigan Ungkap Kunci Nitrida Ferroelektrik Stabil untuk Elektronik Tingkat Lanjut

Sebuah misteri yang membingungkan seputar nitrida ferroelektrik wurtzite telah dipecahkan oleh para peneliti di Universitas Michigan. Semikonduktor ini, yang mampu mempertahankan polarisasi listrik yang berlawanan, menyimpan potensi besar untuk komputasi berdaya rendah dan elektronik frekuensi tinggi. Penemuan ini mengungkap mekanisme skala atom yang menjaga integritas bahan-bahan ini. Tim yang dipimpin oleh Zetian Mi dan Danhao Wang, menggunakan mikroskop elektron canggih dan pemodelan mekanika kuantum. Analisis mereka mengungkap pembentukan fraktur skala atom di antarmuka tempat polarisasi positif bertemu. Fraktur ini menciptakan konfigurasi baru dari ikatan kimia yang putus. Ikatan yang putus ini bertindak sebagai waduk elektron menggantung bermuatan negatif, menyeimbangkan kelebihan muatan positif elektrostatik. Pengaturan ini mencegah material dari fraktur di bawah tekanan listrik internal, memberikan stabilitas. Menurut Emmanouil Kioupakis, organisasi spasial unik atom dalam unit tetrahedral membatasi distribusi muatan. Tim memvalidasi temuan mereka menggunakan scandium gallium nitride. Mikroskop elektron resolusi tinggi mengungkapkan distorsi dalam simetri kristal heksagonal di persimpangan domain. Elektron menggantung ini membentuk jalur yang sangat konduktif di sepanjang dinding domain, berfungsi sebagai jalan raya super skala nano untuk arus listrik. Konduktivitas jalur ini dapat disesuaikan, merespons perubahan medan listrik. Penemuan ini memiliki implikasi untuk desain perangkat mikroelektronik, khususnya untuk transistor efek medan (FET). Kemampuan untuk mengontrol antarmuka domain konduktif ini menunjukkan arsitektur baru yang dapat mengungguli desain transistor tradisional. Para peneliti berencana untuk mengejar realisasi praktis transistor berbasis dinding domain. Ini dapat mengarah pada era elektronik di mana memori, pemrosesan sinyal, dan transduksi disatukan. Integrasi semacam itu menjanjikan untuk meminimalkan konsumsi daya sambil memaksimalkan kinerja perangkat.