Атомный разлом создал сверхпроводники с 100-кратным увеличением тока: «Это невероятно простое и элегантное решение»

Инженеры из Университета Мичигана открыли возможности нового типа полупроводников, которые способны революционизировать технологии хранения данных и повысить энергетическую эффективность электроники. Речь идет о вюртцитовых ферроэлектрических нитридах, которые могут удерживать противоположные электрические поляризации без разрушения, открывая перспективы для сверхточных сенсоров, мощных транзисторов и устройств, преобразующих сигналы между электрическими, оптическими и акустическими состояниями.

Долгое время исследователи пытались узнать, почему эти материалы не разрушаются под воздействием противоположных зарядов. Под руководством профессоров Зетяна Ми и Эммануила Киупакиса было обнаружено, что столкновение противоположных поляризаций в кристаллической структуре образует разорванные атомные связи. Эти связи, вопреки ожиданиям, не повреждают материал, а стабилизируют его, функционируя как своеобразный атомный «клей», поддерживающий зарядовое равновесие.

С использованием современного электронного микроскопа и квантовых вычислений, ученые исследовали структуру нитрида скандия и галлия. Было найдено, что в местах контакта противоположных поляризаций гексагональная структура материала деформируется, создавая разорванные связи. Эти связи, расположенные плотнее обычного, формируют проводящий канал, способный передавать в 100 раз больше тока, чем стандартные транзисторы из нитрида галлия. Проведение тока можно регулировать с помощью изменения электрического поля.

«Это невероятно простое и элегантное решение, — заявил Киупакис. — Разорванные связи, обычно воспринимаемые как дефекты, здесь придают материалу стабильность благодаря геометрии тетраэдров». По мнению исследователей, этот механизм подходит для всех тетраэдрических ферроэлектриков.

Ученые уже на пути создания мощных транзисторов для высокочастотных электронных приложений, используя возможности этих материалов. Работы велись в нанофабрике Лурье и материаловедческом центре Мичигана, где производились и анализировались образцы.

Источник: iXBT