Загадкову таємницю, що оточує вюрцитні фероелектричні нітриди, розгадали дослідники з Університету Мічигану. Ці напівпровідники, здатні підтримувати протилежні електричні поляризації, мають величезний потенціал для обчислень з низьким енергоспоживанням і високочастотної електроніки. Відкриття розкриває механізм на атомному рівні, який зберігає цілісність цих матеріалів.
Команда під керівництвом Зетіана Мі та Данхао Вана використовувала передову електронну мікроскопію та квантово-механічне моделювання. Їхній аналіз виявив утворення атомно-масштабних розривів на межах, де зустрічаються позитивні поляризації. Ці розриви створюють нову конфігурацію розірваних хімічних зв'язків.
Ці розірвані зв'язки діють як резервуари негативно заряджених вільних електронів, врівноважуючи електростатичний надлишок позитивного заряду. Таке розташування запобігає руйнуванню матеріалу під впливом внутрішньої електричної напруги, надаючи йому стабільності. За словами Еммануїла Кіоупакіса, унікальна просторова організація атомів у тетраедричних одиницях обмежує розподіл заряду.
Команда підтвердила свої висновки, використовуючи нітрид скандію-галію. Електронна мікроскопія високої роздільної здатності виявила спотворення в гексагональній кристалічній симетрії на доменних переходах. Ці вільні електрони утворюють високопровідні шляхи вздовж доменних стінок, функціонуючи як наномасштабні супермагістралі для електричного струму.
Провідність цих шляхів регулюється, реагуючи на зміни в електричному полі. Це відкриття має наслідки для проектування мікроелектронних пристроїв, особливо для польових транзисторів (ПТ). Здатність контролювати ці провідні доменні межі передбачає нові архітектури, які можуть перевершити традиційні конструкції транзисторів.
Дослідники планують продовжити практичну реалізацію транзисторів на основі доменних стінок. Це може призвести до ери електроніки, де пам'ять, обробка сигналів і перетворення об'єднані. Така інтеграція обіцяє мінімізувати споживання енергії, одночасно максимізуючи продуктивність пристрою.