Las propiedades ocultas del germanio telúrido a nanoescala revelaron
Cómo la textura del spin cambia por la polarización ferroeléctrica dentro de los nanodominios individuales
El germanio telúrico es un interesante material candidato para los dispositivos espintrónicos. En un estudio exhaustivo realizado en BESSY II, un grupo de investigación conjunta Helmholtz-RSF ha revelado cómo la textura del espín cambia por la polarización ferroeléctrica dentro de los nanodominios individuales.
La superficie de Fermi de un solo cristal multidominio GeTe (111), medida con fotoemisión de alta resolución con resolución angular en BESSY II.
© HZB
El teluro de germanio (GeTe) se conoce como un semiconductor ferroléctrico Rashba con una serie de propiedades interesantes. Los cristales consisten en nanodominios, cuya polarización ferroléctrica puede ser conmutada por campos eléctricos externos. Debido al llamado efecto Rashba, esta ferroelectricidad también puede utilizarse para cambiar los giros de los electrones dentro de cada dominio. El teluro de germanio es, por lo tanto, un material interesante para los dispositivos espintrónicos, que permiten el procesamiento de datos con una entrada de energía significativamente menor.
La Cooperación Rusa-Alemana
Ahora un equipo del HZB y la Universidad Estatal de Moscú Lomonosov, que ha establecido un Grupo de Investigación Conjunta Helmholtz-RSF, ha proporcionado una visión completa de este material a nanoescala. El grupo está encabezado por el químico físico Dr. Lada Yashina (Universidad Estatal de Lomonosov) y el físico del HZB Dr. Jaime Sánchez-Barriga. "Hemos examinado el material utilizando una variedad de métodos de última generación para no sólo determinar su estructura atómica, sino también la correlación interna entre su estructura atómica y electrónica a nanoescala", dice Lada Yashina, que produjo las muestras cristalinas de alta calidad en su laboratorio.
Los nanodominios observados en detalle
Sus investigaciones microscópicas mostraron que los cristales poseen dos tipos distintos de límites que rodean a los nanodominios ferroeléctricos con tamaños entre 10 y 100 nanómetros. En BESSY II, el equipo pudo observar dos terminaciones superficiales con polarización ferroeléctrica opuesta, y analizar cómo estas terminaciones corresponden a nanodominios con átomos de Ge o Te en la capa superficial más alta.
La polarización ferroeléctrica y la textura de espín
"En BESSY II, pudimos analizar con precisión la relación intrínseca entre la polarización del espín en la masa o en la superficie y las configuraciones opuestas de la polarización ferroeléctrica", explica Jaime Sánchez-Barriga. Los científicos también determinaron cómo la textura del espín cambia por la polarización ferroeléctrica dentro de los nanodominios individuales. "Nuestros resultados son importantes para las potenciales aplicaciones de los semiconductores ferroeléctricos Rashba en dispositivos espintrónicos no volátiles con memoria extendida y capacidades de computación a nanoescala", enfatiza Sánchez-Barriga.
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Publicación original
Alexander S. Frolov, Jaime Sánchez-Barriga, Carolien Callaert, Joke Hadermann, Alexander V. Fedorov, Dmitry Yu. Usachov, Alexander N. Chaika, Brian C. Walls, Kuanysh Zhussupbekov, Igor V. Shvets, Matthias Muntwiler, Matteo Amati, Luca Gregoratti, Andrei Yu. Varykhalov, Oliver Rader, and Lada V. Yashina; "Atomic and Electronic Structure of a Multidomain GeTe Crystal"; ACS Nano; 2020
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