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:

Питомцы как стимулятор разума 06.10.2025

Помимо эмоциональной поддержки, домашние питомцы могут оказывать заметное воздействие на когнитивные процессы, особенно у пожилых людей. Новое масштабное исследование показало, что общение с кошками и собаками не просто улучшает настроение - оно действительно способствует замедлению возрастного снижения умственных способностей. Работа проводилась в рамках проекта Survey of Health, Ageing and Retirement in Europe (SHARE), охватывающего период с 2004 по 2022 год. В исследовании приняли участие тысячи европейцев старше 50 лет. Анализ показал, что владельцы домашних животных демонстрируют более устойчивые когнитивные функции по сравнению с теми, кто не держит питомцев. Особенно выражен эффект оказался у владельцев кошек и собак. Согласно данным ученых, владельцы собак дольше сохраняют хорошую память, в то время как хозяева кошек медленнее теряют способность к быстрому речевому взаимодействию. Исследователи связывают это с тем, что ежедневное взаимодействие с животными требует внимани ...>>

Мини-ПК ExpertCenter PN54-S1 06.10.2025

Компания ASUSTeK Computer презентовала новый мини-компьютер ASUS ExpertCenter PN54-S1. Устройство ориентировано на пользователей, которым важно сочетание производительности, энергоэффективности и универсальности - от офисных задач до мультимедийных проектов. В основе ExpertCenter PN54-S1 лежит современная аппаратная платформа AMD Hawk Point, использующая архитектуру Zen 4. Это поколение чипов отличается улучшенным управлением энергопотреблением и повышенной вычислительной мощностью. Новинка доступна в конфигурациях с процессорами Ryzen 7260, Ryzen 5220 и Ryzen 5210, представленных AMD в начале 2025 года. Таким образом, устройство охватывает широкий диапазон задач - от базовых офисных до ресурсоемких вычислений. Корпус мини-ПК выполнен из прочного алюминия и имеет размеры 130&#215;130&#215;34 мм, что делает его практически незаметным на рабочем столе или за монитором. Несмотря на компактность, внутренняя компоновка позволяет установить два модуля оперативной памяти SO-DIMM ...>>

Глазные капли, возвращающие молодость зрению 05.10.2025

С возрастом человеческий глаз постепенно теряет способность четко видеть на близком расстоянии - развивается пресбиопия, или возрастная дальнозоркость. Этот естественный процесс связан с утратой эластичности хрусталика и ослаблением цилиарной мышцы, отвечающей за фокусировку. Миллионы людей по всему миру сталкиваются с необходимостью носить очки для чтения или прибегают к хирургическим методам коррекции. Однако исследователи из Центра передовых исследований пресбиопии в Буэнос-Айресе представили решение, которое может стать удобной и неинвазивной альтернативой - специальные глазные капли, способные улучшать зрение на длительный срок. Разработку возглавила Джованна Беноцци, директор Центра. По ее словам, цель исследования состояла в том, чтобы предоставить пациентам с пресбиопией эффективный и безопасный способ коррекции зрения без хирургического вмешательства. Новые капли, созданные на основе пилокарпина и диклофенака, показали убедительные результаты: уже через час после первого пр ...>>

Цифровая рация Xiaomi Digital Walkie Talkie 05.10.2025

Компания Xiaomi представила современное устройство, объединившее классические принципы радиосвязи с возможностями цифровых технологий. Новинка под названием Xiaomi Digital Walkie Talkie демонстрирует, как привычные рации могут быть переосмыслены в духе времени. Устройство оснащено цветным дисплеем диагональю 1,57 дюйма, который отображает список контактов, параметры соединения и даже примерное местоположение собеседника. Такой подход превращает стандартную рацию в компактное средство связи, сочетающее функциональность смартфона и устойчивость профессиональной техники. Одним из ключевых преимуществ стала высокая автономность. Встроенный аккумулятор емкостью 2500 мА·ч обеспечивает до 100 часов работы в режиме ожидания и около 14 часов непрерывных разговоров, что особенно важно в экспедициях, на дальних маршрутах или в зонах, где подзарядка невозможна. Согласно данным портала unionrayo.com, такое время работы выгодно отличает устройство от большинства аналогов. По дальности дейст ...>>

Открыт обращаемый драйвер старения 04.10.2025

Недавняя работа ученых из Сямэньского университета в Китае показала, что в гипоталамусе, главном регуляторе внутренних функций организма, кроется один из ключей к продлению молодости. Команда под руководством Лиге Ленга обнаружила, что снижение уровня белка менина в гипоталамусе связано с ускорением процессов старения. Менин, как выяснилось, играет важную роль в предотвращении воспаления и поддержании нормальной работы нейронов. Когда его уровень снижается, в мозге возрастает активность воспалительных сигналов, что запускает цепную реакцию возрастных изменений во всем организме - от ослабления когнитивных функций до потери плотности костей и истончения кожи. Чтобы понять, как именно менин влияет на старение, ученые вывели генномодифицированных мышей, у которых этот белок можно было выборочно отключить. Даже у молодых животных такое вмешательство быстро привело к ухудшению памяти, снижению прочности костей и эластичности кожи, а также к укорочению жизни. Эти результаты убедительно ...>>

Случайная новость из Архива Ионно-звуковые волны для нахождения космического мусора 20.02.2021 Международная группа ученых предложила новый способ обнаружения космического мусора с помощью ионно-звуковых волн, возникающих в результате движения мусорных объектов на низкой околоземной орбите. Космический мусор - это неработоспособные объекты, запущенные человеком в космос, и их фрагменты, а также метеороиды и другие нерукотворные неактивные объекты в околоземном космическом пространстве. Эти объекты движутся в плазме, которая окружает околоземную орбиту. Поскольку скорость движения космического мусора может достигать 10 км/с, даже фрагменты размером в несколько микрон могут нанести серьезные повреждения летательным аппаратам, особенно пилотируемым. Для сравнения, человеческий глаз не способен разглядеть частицы размером менее 40 микрон. Работы по мониторингу космического мусора ведутся давно, и наблюдение за волнами, которые возникают в плазме в результате движения мусора, заряженного под воздействием солнечного излучения и других видов космической радиации, может стать одним из методов непрямой детекции опасных мусорных фрагментов. Так как плазма состоит из заряженных частиц, движение мусора оказывает на нее влияние, схожее с процессом образования волн на воде. В результате образуются ионно-звуковые волны - специфические волны, связанные с колебанием ионов, которые возникают в плазме. Они представляют собой волны уплотнения в плазме, поэтому они и называются акустическими, так как звук - это тоже волны уплотнения, но уже в воздухе. При достаточно высокой амплитуде они становятся нелинейными и преобразуются в солитоны - структурно устойчивые звуковые волны, распространяющиеся только в нелинейной среде. Отличительной чертой солитонов является то, что при взаимодействии друг с другом или с некоторыми другими возмущениями они не разрушаются, а продолжают движение, сохраняя свою структуру неизменной. Ученые впервые рассчитали точные параметры ускоренного солитона, возникающего при движении космического мусора в плазме, при помощи математической модели, в которой член уравнения, отвечающий за космический мусор, называется источником. Он представляет собой заряд, который создает электрическое поле. Так как мусор движется, источник в уравнении меняется во времени и в пространстве. Это приводит к появлению ускоренных солитонов, а не обычных, которые движутся с постоянной скоростью. Зная, как именно свойства характерных для космического мусора солитонов определяются положением и скоростью движения фрагментов в плазменной среде, становится возможным регистрировать опасные фрагменты на околоземной орбите по специфическим солитонам, которые они создают. Таким образом, работа ученых может составить теоретическую основу принципиально нового метода мониторинга движения космического мусора.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025