Стократное повышение проводимости фероэлектрических полупроводников

31.05.2025

Современная электроника постоянно требует новых материалов с улучшенными свойствами, способных обеспечить высокую производительность и энергоэффективность. Одной из перспективных областей являются ферроэлектрические полупроводники, но долгое время ученым не удавалось понять, как именно они сохраняют устойчивость своей структуры при изменении электрической поляризации. Недавнее исследование ученых из Мичиганского университета проливает свет на этот загадочный процесс и открывает путь к радикальному повышению проводимости таких материалов.

До недавнего времени существовало множество вопросов о том, как вюрцитные сегнетоэлектрические нитриды могут сохранять противоположные электрические поляризации без разрушения своей кристаллической структуры. Как отметил соавтор работы Ми Цзетянь, ключевые механизмы, отвечающие за переключение поляризации и компенсацию заряда, оставались во многом непонятными. Это затрудняло развитие технологий на основе этих материалов.

Используя современные методы электронной микроскопии и квантовые вычисления, команда исследователей смогла выявить, что на границе столкновения противоположных поляризаций происходит кратковременное нарушение структуры кристалла. В этом месте возникают оборванные атомные связи, которые, вопреки ожиданиям, не разрушают, а, наоборот, укрепляют материал и создают баланс зарядов, необходимый для стабильности.

Особенность этого механизма в том, что возникшие разрывы атомных связей формируют особую "электрическую автомагистраль", по которой движение носителей заряда происходит с концентрацией, превышающей в 100 раз показатели традиционных транзисторов на основе нитрида галлия. Это кардинально меняет представления о проводимости в ферроэлектрических полупроводниках.

Один из исследователей, Эммануил Киупакис, объяснил, что найденный процесс - это не случайность, а закономерный результат геометрии тетраэдров, из которых состоит материал. По его словам, данное явление носит универсальный характер и может быть применено ко всем тетраэдрическим сегнетоэлектрикам, что значительно расширяет возможности практического использования.

Еще одной важной особенностью является управляемость этой "электрической дороги" - она может быть включена или выключена, перемещена внутри кристалла, а также иметь изменяемую проводимость, регулируемую внешним электрическим полем. Это открывает широкие возможности для точного контроля параметров электронных устройств.

Вюрцитные сегнетоэлектрические нитриды благодаря таким свойствам обещают стать ключевыми материалами для развития энергоэффективных компьютеров, современных запоминающих устройств, радиочастотной и акустоэлектроники, а также для микроэлектромеханических систем, квантовой фотоники и высокоточных датчиков. Особый интерес вызывает их применение в полевых транзисторах, которые могут стать основой электроники нового поколения с улучшенной производительностью и частотными характеристиками.

Открытие уникального механизма повышения проводимости и стабилизации ферроэлектрических полупроводников способно революционизировать целый ряд технологических направлений. Это не только фундаментальное достижение в понимании физических процессов, но и мощный импульс для создания более эффективных, надежных и универсальных электронных устройств будущего.

<< Назад: Трудоголизм меняет структуру мозга 31.05.2025

>> Вперед: Отказ от ужина не помогает похудеть 30.05.2025

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Польза белкового завтрака 14.01.2026

Правильное питание по утрам играет ключевую роль в поддержании здоровья и контроле веса. Многочисленные исследования подтверждают, что состав завтрака может влиять на аппетит в течение всего дня и качество употребляемой пищи. Австралийские ученые провели масштабный эксперимент, который показал, что употребление белковой пищи с утра помогает дольше чувствовать сытость и предотвращает переедание. В исследовании участвовали более 9 тысяч человек среднего возраста 46 лет. В период с 2011 по 2012 год специалисты анализировали рационы респондентов, оценивая долю основных макронутриентов. В среднем участники потребляли 43% углеводов, 31% жиров, 18% белков, 2% клетчатки и 4% алкоголя. Такой рацион позволил ученым проследить взаимосвязь между утренним приемом пищи и пищевым поведением в течение дня. Выяснилось, что участники, чей завтрак содержал недостаточное количество белка, ощущали повышенный аппетит в течение дня. Они ели больше, чем необходимо, и часто выбирали продукты с высоким со ...>>

Технология SmartPower HDR 14.01.2026

Ноутбуки стремительно развиваются в плане графики и мультимедийных возможностей, но яркие дисплеи с высоким динамическим диапазоном (HDR) часто становятся серьезной нагрузкой для аккумуляторов. Длительная работа с видео высокого качества или играми в HDR приводит к быстрой разрядке батареи, что ограничивает мобильность пользователей и снижает комфорт работы. Решить эту проблему призвана новая технология SmartPower HDR, разработанная совместно компаниями Samsung Display и Intel. Суть технологии заключается в динамическом управлении напряжением OLED-панелей. Чипсет ноутбука в реальном времени анализирует пиковую яркость каждого кадра и передает эти данные контроллеру дисплея, который оптимизирует подачу напряжения в зависимости от количества активных пикселей. В отличие от традиционных режимов HDR, где яркость часто фиксируется на максимальном уровне, SmartPower HDR адаптируется к конкретному контенту, что снижает энергопотребление без потери качества изображения. Технология позвол ...>>

Недосып существенно сокращает жизнь 13.01.2026

Сон является одной из самых фундаментальных потребностей человека. Он влияет на обмен веществ, работу сердца и мозга, иммунитет и общее самочувствие. Современный ритм жизни часто заставляет людей жертвовать сном ради работы, учебы или развлечений, но ученые предупреждают: регулярный недосып может иметь далеко идущие последствия для здоровья и долголетия. Исследователи из Орегонского университета здравоохранения и науки пришли к выводу, что сон менее семи часов в сутки связан с сокращением продолжительности жизни. По данным специалистов, хроническая нехватка сна не только вызывает усталость и снижение работоспособности, но и постепенно сказывается на здоровье органов и систем, увеличивая риски развития различных заболеваний. Для анализа ученые использовали обширную национальную базу данных США, сопоставляя показатели ожидаемой продолжительности жизни на уровне штатов с результатами опросов Центров контроля и профилактики заболеваний за период с 2019 по 2025 годы. Они учитывали мно ...>>

Накладные ногти iPolish с управление цветом через смартфон 13.01.2026

Американская компания iPolish представила уникальные акриловые накладные ногти, способные мгновенно менять цвет под управлением смартфона, что открывает новые возможности для самовыражения и индивидуального стиля. Для работы устройства пользователю необходимо предварительно зарядить специальный контроллер и подключить его к мобильному телефону. Управление оттенком осуществляется через приложение, синхронизированное с контроллером. После выбора нужного цвета кончик ногтя подносят к модулю, который отправляет кратковременный электрический импульс, запускающий изменение окраски поверхности. Производитель пока не раскрывает подробностей электрохимического механизма, лежащего в основе технологии, однако отмечает, что перекраска одного ногтя занимает около пяти секунд. Такой подход позволяет мгновенно изменять внешний вид ногтей, что делает маникюр более гибким и адаптивным к повседневным условиям. Каждый ноготь поддерживает до 400 различных оттенков и позволяет многократно менять ц ...>>

Моноблок Lenovo ThinkCentre X AIO 12.01.2026

Компания Lenovo представила новый моноблок ThinkCentre X AIO, который отличается нестандартным форм-фактором и ориентирован на профессиональных пользователей. Информацию об анонсе опубликовал портал Gizmochina. Новинка оснащена 27,6-дюймовой IPS-матрицей с разрешением 2560 x 2880 пикселей. Соотношение сторон экрана составляет 16:18, что делает его почти квадратным. По словам производителя, такой формат позволяет одновременно отображать две страницы формата А4, что особенно удобно при работе с текстовыми документами, таблицами, программным кодом или дизайнерскими проектами. Экран имеет стандартную частоту обновления 60 Гц и время отклика 14 мс. Максимальная яркость достигает 300 нит, контрастность составляет 1000:1, а охват цветового пространства достигает 98% по стандарту DCI-P3. Эти характеристики обеспечивают четкое изображение и точную цветопередачу, что важно для профессионалов в области дизайна и обработки контента. Аппаратная платформа моноблока базируется на мобильных п ...>>

Случайная новость из Архива Бионический робот-кенгуру 10.04.2014 Робот BionicKangaroo, созданный немецкой компанией Festo, представляет собой механизм высотой 1 м (в положении стоя) и массой около 7 кг. В числе его выдающихся способностей значится возможность выполнить прыжок вверх на 40 см и оттолкнуться в длину на 80 см. Взять за основу именно кенгуру немецкие инженеры решили по нескольким причинам. Прежде всего, благодаря конструкции, основа которой была позаимствована от строения тела настоящего кенгуру, робот способен преобразовывать кинетическую энергию одного прыжка в другой. Для этого используются специальные пружины, представляющие собой механический аналог эластичного ахиллового сухожилия. Каждое приземление и последующее сжатие пружин действует подобно рекуперативной системе торможения в автомобилях, что дает возможность использовать полученную при приземлении энергию для последующего толчка. Идея создания роботизированного механизма, который копировал бы повадки животных, вовсю применяется и другими компаниями. Стоит вспомнить проект робота-гепарда Cheetah, созданного небезызвестной в области робототехники фирмой Boston Dynamics. Модель механического представителя семейства кошачьих не только достигла рекордных показателей скорости на испытательном стенде, составившей 45,5 км/ч, но и была модернизирована в автономную версию без кабелей питания. Бензиновая модификация, получившая наименование WildCat, была успешно опробована в полевых условиях, хотя и не смогла добиться таких же скоростных показателей. Питание робота-кенгуру компании Festo происходит при помощи небольших пневматических компрессоров. Управление электронными системами осуществляется благодаря встроенной в роботизированную конструкцию аккумуляторной батареи. Упрощенная модель перемещения устройства выглядит следующим образом: в первоначальной позиции "железный кенгуру" опирается на две конечности, которым придает дополнительную устойчивость механический хвост в качестве третьей точки опоры. Когда необходимо совершить прыжок, в дело вступают пружины, работа которых зависит от подачи сжатого воздуха. Далее работу выполняют небольшие двигатели на бедрах животного и робот наклоняется вперед для последующего прыжка. Как только достигается необходимый угол для совершения толчка, накопленная энергия освобождается, превращаясь в механическое движение. Все части тела механического животного участвуют в его передвижении. Хвост "животного" выступает не только в роли дополнительной опоры в состоянии покоя, но и берет на себя функцию баланса механизированной конструкции в горизонтальной плоскости. В результате каждый последующий прыжок BionicKangaroo основывается на энергии, которую получает робот при приземлении за счет эластичности своей конструкции. Список уникальных технологических решений на этом вовсе не заканчивается. Кенгуру получил управление при помощи жестов, которое можно осуществлять благодаря Bluetooth-браслету Thalmic Labs Myo, работающему на расстоянии до 50 м. Оператору стоит всего лишь показать рукой необходимую команду и робот беспрекословно выполнит его, примчавшись к обладателю гаджета.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026