密歇根大学的研究人员解开了围绕纤锌矿铁电氮化物的一个令人困惑的谜团。这些半导体能够保持相反的电极化，在低功耗计算和高频电子器件方面具有巨大的潜力。这项发现揭示了保持这些材料完整性的原子尺度机制。
由 Zetian Mi 和 Danhao Wang 领导的团队利用先进的电子显微镜和量子力学建模。他们的分析揭示了在正极化相遇的界面处形成了原子尺度的断裂。这些断裂产生了一种新的断裂化学键配置。
这些断裂的键充当带负电的悬空电子的储存库，抵消了静电过量的正电荷。这种排列方式可防止材料在内部电应力下断裂，从而赋予其稳定性。根据 Emmanouil Kioupakis 的说法，四面体单元中原子独特的空间组织限制了电荷分布。
该团队使用氮化镓钪验证了他们的发现。高分辨率电子显微镜显示，在畴结处六方晶体对称性发生扭曲。这些悬空电子沿着畴壁形成高度导电的通路，充当电流的纳米级高速公路。
这些路径的电导率是可调的，可以响应电场的变化。这一发现对微电子器件设计具有重要意义，特别是对场效应晶体管 (FET)。控制这些导电畴界面的能力表明，可以超越传统晶体管设计的新架构。
研究人员计划追求基于畴壁晶体管的实际应用。这可能会导致一个电子时代，其中存储、信号处理和传感被统一起来。这种集成有望最大限度地降低功耗，同时最大限度地提高设备性能。