Germanium tellurides skjulte egenskaber på nanoskala afsløret

Germanium telluride (GeTe) er kendt som en ferroelektrisk Rashba-halvleder med en række interessante egenskaber. Krystallerne består af nanodomæner, hvis ferroelektriske polarisering kan skiftes af eksterne elektriske felter. På grund af den såkaldte Rashba-effekt, denne ferroelektricitet kan også bruges til at skifte elektronspin inden for hvert domæne. Germanium tellurid er derfor et interessant materiale til spintroniske enheder, som tillader databehandling med væsentligt mindre energitilførsel.

Nu et hold fra HZB og Lomonosov Moscow State University, som har etableret en Helmholtz-RSF Joint Research Group, har givet omfattende indsigt i dette materiale på nanoskala. Gruppen ledes af fysisk kemiker Dr. Lada Yashina (Lomonosov State University) og HZB-fysiker Dr. Jaime Sánchez-Barriga. "Vi har undersøgt materialet ved hjælp af en række state-of-the-art metoder for ikke kun at bestemme dets atomare struktur, men også den interne sammenhæng mellem dens atomare og elektroniske struktur på nanoskala, " siger Lada Yashina, som producerede de krystallinske prøver af høj kvalitet i sit laboratorium.

Deres mikroskopiske undersøgelser viste, at krystallerne har to forskellige typer grænser omkring ferroelektriske nanodomæner med størrelser mellem 10 og 100 nanometer. På BESSY II, holdet var i stand til at observere to overfladetermineringer med modsat ferroelektrisk polarisering, og at analysere, hvordan disse termineringer svarer til nanodomæner med enten Ge- eller Te-atomer i det øverste overfladelag.

"På BESSY II, vi var i stand til præcist at analysere det indbyggede forhold mellem spinpolariseringen i bulken eller ved overfladen og de modsatte konfigurationer af den ferroelektriske polarisation, " forklarer Jaime Sánchez-Barriga. Forskerne har også bestemt, hvordan spin-teksturen skifter ved ferroelektrisk polarisering inden for individuelle nanodomæner. "Vores resultater er vigtige for potentielle anvendelser af ferroelektriske Rashba-halvledere i ikke-flygtige spintroniske enheder med udvidet hukommelse og computing-kapaciteter på nano-skalaen. , " understreger Sánchez-Barriga.