密西根大學的研究人員解開了圍繞纖鋅礦鐵電氮化物的一個令人困惑的謎團。這些半導體能夠保持相反的電極化，在低功耗計算和高頻電子元件方面具有巨大的潛力。這項發現揭示了保持這些材料完整性的原子尺度機制。
由 Zetian Mi 和 Danhao Wang 領導的團隊利用先進的電子顯微鏡和量子力學建模。他們的分析揭示了在正極化相遇的介面處形成了原子尺度的斷裂。這些斷裂產生了一種新的斷裂化學鍵配置。
這些斷裂的鍵充當帶負電的懸空電子的儲存庫，抵消了靜電過量的正電荷。這種排列方式可防止材料在內部電應力下斷裂，從而賦予其穩定性。根據 Emmanouil Kioupakis 的說法，四面體單元中原子獨特的空間組織限制了電荷分佈。
該團隊使用氮化鎵鈧驗證了他們的發現。高解析度電子顯微鏡顯示，在疇結處六方晶體對稱性發生扭曲。這些懸空電子沿著疇壁形成高度導電的通路，充當電流的奈米級高速公路。
這些路徑的電導率是可調的，可以響應電場的變化。這一發現對微電子元件設計具有重要意義，特別是對場效電晶體 (FET)。控制這些導電疇介面的能力表明，可以超越傳統電晶體設計的新架構。
研究人員計劃追求基於疇壁電晶體的實際應用。這可能會導致一個電子時代，其中記憶體、訊號處理和傳感被統一起來。這種整合有望最大限度地降低功耗，同時最大限度地提高設備效能。