Germaniumtelluride (GeTe) staat bekend als een ferrolectrische Rashba-halfgeleider met een aantal interessante eigenschappen. De kristallen bestaan ​​uit nanodomeinen, waarvan de ferro-elektrische polarisatie kan worden geschakeld door externe elektrische velden. Vanwege het zogenaamde Rashba-effect, deze ferro-elektriciteit kan ook worden gebruikt om elektronenspins binnen elk domein te schakelen. Germaniumtelluride is daarom een ​​interessant materiaal voor spintronische apparaten, die gegevensverwerking mogelijk maken met aanzienlijk minder energie-invoer.

Nu een team van HZB en de Lomonosov Moscow State University, die een Helmholtz-RSF Joint Research Group heeft opgericht, heeft uitgebreide inzichten in dit materiaal op nanoschaal opgeleverd. De groep wordt geleid door fysisch chemicus Dr. Lada Yashina (Lomonosov State University) en HZB-fysicus Dr. Jaime Sánchez-Barriga. "We hebben het materiaal onderzocht met behulp van een verscheidenheid aan state-of-the-art methoden om niet alleen de atomaire structuur te bepalen, maar ook de interne correlatie tussen zijn atomaire en elektronische structuur op nanoschaal, " zegt Lada Yashina, die de hoogwaardige kristallijne monsters in haar laboratorium produceerde.

Hun microscopisch onderzoek toonde aan dat de kristallen twee verschillende soorten grenzen hebben die ferro-elektrische nanodomeinen met afmetingen tussen 10 en 100 nanometer omringen. Bij BESSY II, het team was in staat om twee oppervlakte-einden met tegengestelde ferro-elektrische polarisatie waar te nemen, en om te analyseren hoe deze terminaties overeenkomen met nanodomeinen met ofwel Ge- ofwel Te-atomen in de bovenste oppervlaktelaag.

"Bij BESSY II, we waren in staat om de ingewikkelde relatie tussen de spinpolarisatie in de bulk of aan de oppervlakte en de tegenovergestelde configuraties van de ferro-elektrische polarisatie nauwkeurig te analyseren, " legt Jaime Sánchez-Barriga uit. De wetenschappers hebben ook bepaald hoe de spintextuur verandert door ferro-elektrische polarisatie binnen individuele nanodomeinen. "Onze resultaten zijn belangrijk voor mogelijke toepassingen van ferro-elektrische Rashba-halfgeleiders in niet-vluchtige spintronische apparaten met uitgebreid geheugen en computermogelijkheden op nanoschaal , " benadrukt Sánchez-Barriga.