Университет Мичигана раскрыл ключ к стабильным сегнетоэлектрическим нитридам для передовой электроники

Исследователи из Мичиганского университета разгадали загадочную тайну, связанную с вюрцитовыми сегнетоэлектрическими нитридами. Эти полупроводники, способные поддерживать противоположные электрические поляризации, обладают огромным потенциалом для маломощных вычислений и высокочастотной электроники. Открытие раскрывает механизм атомного масштаба, который сохраняет целостность этих материалов. Команда под руководством Зетиана Ми и Данхао Вана использовала передовую электронную микроскопию и квантово-механическое моделирование. Их анализ выявил образование атомных трещин на границах, где встречаются положительные поляризации. Эти трещины создают новую конфигурацию разорванных химических связей. Эти разорванные связи действуют как резервуары отрицательно заряженных висячих электронов, уравновешивая электростатический избыточный положительный заряд. Такое расположение предотвращает разрушение материала под воздействием внутреннего электрического напряжения, обеспечивая его стабильность. По словам Эммануила Киупакиса, уникальная пространственная организация атомов в тетраэдрических единицах ограничивает распределение заряда. Команда подтвердила свои выводы, используя нитрид скандия-галлия. Электронная микроскопия высокого разрешения выявила искажения гексагональной кристаллической симметрии на границах доменов. Эти висячие электроны образуют высокопроводящие пути вдоль доменных стенок, функционируя как наноразмерные супермагистрали для электрического тока. Проводимость этих путей регулируется, реагируя на изменения электрического поля. Это открытие имеет значение для проектирования микроэлектронных устройств, особенно для полевых транзисторов (ПТ). Возможность управления этими проводящими доменными интерфейсами предполагает новые архитектуры, которые могут превзойти традиционные конструкции транзисторов. Исследователи планируют продолжить практическую реализацию транзисторов на основе доменных стенок. Это может привести к эре электроники, в которой память, обработка сигналов и преобразование будут объединены. Такая интеграция обещает минимизировать энергопотребление при максимальном увеличении производительности устройства.