ミシガン大学、高度なエレクトロニクスのための安定した強誘電体窒化物の鍵を発見

ミシガン大学の研究者たちは、ウルツ鉱強誘電体窒化物を取り巻く不可解な謎を解き明かしました。これらの半導体は、反対の電気分極を維持することができ、低消費電力コンピューティングおよび高周波エレクトロニクスに計り知れない可能性を秘めています。この発見は、これらの材料の完全性を維持する原子スケールのメカニズムを明らかにします。 Zetian MiとDanhao Wangが率いるチームは、高度な電子顕微鏡と量子力学モデリングを利用しました。彼らの分析により、正の分極が交わる界面に原子スケールの破壊が形成されることが明らかになりました。これらの破壊は、切断された化学結合の新しい構成を生み出します。 これらの切断された結合は、静電的な過剰な正電荷を相殺する、負に帯電したダングリング電子の貯蔵庫として機能します。この配置により、材料が内部電気的ストレス下で破壊されるのを防ぎ、安定性を与えます。Emmanouil Kioupakisによると、四面体ユニット内の原子のユニークな空間的組織は、電荷分布を制限します。 チームは、スカンジウムガリウム窒化物を使用して調査結果を検証しました。高解像度電子顕微鏡は、ドメイン接合部での六方晶結晶対称性の歪みを明らかにしました。これらのダングリング電子は、ドメイン壁に沿って高伝導性の経路を形成し、電気電流のナノスケールスーパーハイウェイとして機能します。 これらの経路の伝導率は調整可能であり、電界の変化に応答します。この発見は、マイクロエレクトロニクスデバイスの設計、特に電界効果トランジスタ（FET）に影響を与えます。これらの伝導性ドメインインターフェースを制御する能力は、従来のトランジスタ設計よりも優れた新しいアーキテクチャを示唆しています。 研究者たちは、ドメイン壁ベースのトランジスタの実用化を追求する予定です。これにより、メモリ、信号処理、およびトランスダクションが統合されたエレクトロニクスの時代が到来する可能性があります。このような統合は、デバイスのパフォーマンスを最大化しながら、電力消費を最小限に抑えることを約束します。