Một bí ẩn phức tạp xung quanh nitride sắt điện wurtzite đã được các nhà nghiên cứu tại Đại học Michigan giải quyết. Các chất bán dẫn này, có khả năng duy trì phân cực điện đối lập, có tiềm năng to lớn cho điện toán công suất thấp và điện tử tần số cao. Khám phá này tiết lộ cơ chế ở quy mô nguyên tử giúp bảo toàn tính toàn vẹn của các vật liệu này.
Nhóm nghiên cứu, do Zetian Mi và Danhao Wang dẫn đầu, đã sử dụng kính hiển vi điện tử tiên tiến và mô hình cơ học lượng tử. Phân tích của họ đã phát hiện ra sự hình thành các vết nứt ở quy mô nguyên tử tại các giao diện nơi các phân cực dương gặp nhau. Những vết nứt này tạo ra một cấu hình mới của các liên kết hóa học bị phá vỡ.
Các liên kết bị phá vỡ này hoạt động như các bể chứa các electron lơ lửng tích điện âm, cân bằng điện tích dương dư thừa tĩnh điện. Sự sắp xếp này ngăn vật liệu bị gãy dưới ứng suất điện bên trong, mang lại cho nó sự ổn định. Theo Emmanouil Kioupakis, sự sắp xếp không gian độc đáo của các nguyên tử trong các đơn vị tứ diện hạn chế sự phân bố điện tích.
Nhóm nghiên cứu đã xác nhận các phát hiện của họ bằng cách sử dụng scandium gallium nitride. Kính hiển vi điện tử độ phân giải cao cho thấy sự biến dạng trong đối xứng tinh thể lục giác tại các điểm nối miền. Các electron lơ lửng này tạo thành các đường dẫn có độ dẫn điện cao dọc theo các bức tường miền, hoạt động như các siêu đường cao tốc nano cho dòng điện.
Độ dẫn điện của các đường dẫn này có thể điều chỉnh được, phản ứng với những thay đổi trong điện trường. Khám phá này có ý nghĩa đối với thiết kế thiết bị vi điện tử, đặc biệt đối với bóng bán dẫn hiệu ứng trường (FET). Khả năng kiểm soát các giao diện miền dẫn điện này cho thấy các kiến trúc mới có thể vượt trội hơn các thiết kế bóng bán dẫn truyền thống.
Các nhà nghiên cứu có kế hoạch theo đuổi việc hiện thực hóa thực tế các bóng bán dẫn dựa trên tường miền. Điều này có thể dẫn đến một kỷ nguyên điện tử, nơi bộ nhớ, xử lý tín hiệu và chuyển đổi được thống nhất. Sự tích hợp như vậy hứa hẹn giảm thiểu mức tiêu thụ điện năng đồng thời tối đa hóa hiệu suất của thiết bị.