Germanium telluride (GeTe) är känd som en ferroelektrisk Rashba-halvledare med ett antal intressanta egenskaper. Kristallerna består av nanodomäner, vars ferroelektriska polarisation kan växlas av externa elektriska fält. På grund av den så kallade Rashba-effekten, denna ferroelektricitet kan också användas för att byta elektronspinn inom varje domän. Germanium tellurid är därför ett intressant material för spintroniska enheter, som möjliggör databehandling med betydligt mindre energiinsats.

Nu ett team från HZB och Lomonosov Moscow State University, som har etablerat en Helmholtz-RSF Joint Research Group, har gett omfattande insikter i detta material på nanoskala. Gruppen leds av fysikalisk kemist Dr Lada Yashina (Lomonosov State University) och HZB-fysikern Dr Jaime Sánchez-Barriga. "Vi har undersökt materialet med hjälp av en mängd toppmoderna metoder för att inte bara bestämma dess atomstruktur, men också den interna korrelationen mellan dess atomära och elektroniska struktur på nanoskala, " säger Lada Yashina, som producerade de högkvalitativa kristallina proverna i hennes laboratorium.

Deras mikroskopiundersökningar visade att kristallerna har två distinkta typer av gränser som omger ferroelektriska nanodomäner med storlekar mellan 10 och 100 nanometer. På BESSY II, teamet kunde observera två ytavslutningar med motsatt ferroelektrisk polarisation, och att analysera hur dessa avslutningar motsvarar nanodomäner med antingen Ge- eller Te-atomer i det översta ytskiktet.

"På BESSY II, vi kunde exakt analysera det inneboende förhållandet mellan spinnpolarisationen i bulken eller vid ytan och de motsatta konfigurationerna av den ferroelektriska polarisationen, " förklarar Jaime Sánchez-Barriga. Forskarna fastställde också hur spinnstrukturen växlar genom ferroelektrisk polarisering inom individuella nanodomäner. "Våra resultat är viktiga för potentiella tillämpningar av ferroelektriska Rashba-halvledare i icke-flyktiga spintroniska enheter med utökat minne och beräkningskapacitet vid nano. , " betonar Sánchez-Barriga.