Michigan Üniversitesi, Gelişmiş Elektronik için Kararlı Ferroelektrik Nitrürlerin Anahtarını Keşfetti

Michigan Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, wurtzite ferroelektrik nitrürlerle ilgili kafa karıştırıcı bir gizemi çözdü. Zıt elektrik polarizasyonlarını koruyabilen bu yarı iletkenler, düşük güç tüketimli bilgi işlem ve yüksek frekanslı elektronik için muazzam bir potansiyele sahiptir. Keşif, bu malzemelerin bütünlüğünü koruyan atomik ölçekteki mekanizmayı ortaya koyuyor. Zetian Mi ve Danhao Wang liderliğindeki ekip, gelişmiş elektron mikroskobu ve kuantum mekanik modelleme kullandı. Analizleri, pozitif polarizasyonların buluştuğu arayüzlerde atomik ölçekte kırıkların oluşumunu ortaya çıkardı. Bu kırıklar, kırık kimyasal bağların yeni bir konfigürasyonunu oluşturur. Bu kırık bağlar, elektrostatik aşırı pozitif yükü dengeleyen negatif yüklü asılı elektronların rezervuarları görevi görür. Bu düzenleme, malzemenin iç elektrik stresi altında kırılmasını önleyerek ona stabilite kazandırır. Emmanouil Kioupakis'e göre, tetrahedral birimlerdeki atomların benzersiz uzamsal organizasyonu, yük dağılımını kısıtlar. Ekip, bulgularını scandium galyum nitrür kullanarak doğruladı. Yüksek çözünürlüklü elektron mikroskobu, alan bağlantılarında altıgen kristal simetrisinde bozulmalar ortaya çıkardı. Bu asılı elektronlar, alan duvarları boyunca yüksek iletken yollar oluşturarak elektrik akımı için nano ölçekli süper otoyollar olarak işlev görür. Bu yolların iletkenliği ayarlanabilir olup elektrik alanındaki değişikliklere yanıt verir. Bu keşif, özellikle alan etkili transistörler (FET'ler) için mikroelektronik cihaz tasarımında etkilere sahiptir. Bu iletken alan arayüzlerini kontrol etme yeteneği, geleneksel transistör tasarımlarından daha iyi performans gösterebilen yeni mimariler önermektedir. Araştırmacılar, alan duvarı tabanlı transistörlerin pratik gerçekleştirilmesini sürdürmeyi planlıyor. Bu, bellek, sinyal işleme ve transdüksiyonun birleştirildiği bir elektronik çağına yol açabilir. Böyle bir entegrasyon, cihaz performansını en üst düzeye çıkarırken güç tüketimini en aza indirmeyi vaat ediyor.