Domänenwände in nicht-oxidischem Material

Augsburg/Zürich (pte024/20.07.2021/12:30) – Nanometerdünne Domänenwände mit enorm hoher Leitfähigkeit in einem nicht-oxidischen ferroelektrischen Material (GaV4S8): Diese Entdeckung haben Forscher der Universität Augsburg http://uni-augsburg.de und der ETH Zürich http://ethz.ch gemacht. Laut den Experten ermöglicht die starke Wechselwirkung dieser Domänenwände mit einem angelegten Magnetfeld enorme Variationen des Probenwiderstands – und damit zum Beispiel auch neue Nano-Datenspeicher.

Zick-zack-förmige Struktur

Obwohl der Volumenanteil der Domänenwände verschwindend klein ist, so die Fachleute, dominieren sie die gesamte Leitfähigkeit des Materials. Laut der in „Nature Communications“ publizierten Studie zeigen die Domänenwände faszinierende geometrische Anordnungen, die zu quasi-eindimensionalen leitfähigen Kanälen und zweidimensionalen gefalteten leitfähigen Flächen führen.

Die zick-zack-förmigen Domänenwände zeigen zudem sowohl Kopf-zu-Kopf- als auch Fuß-zu-Fuß-Anordnungen der Polarisation in den angrenzenden Domänen, beschreiben die Wissenschaftler ihre Entdeckungen. Dies könnte auf alternierende Kanäle mit Elektronen- und Lochleitfähigkeit, also Leitfähigkeit von negativ und positiv geladenen Ladungsträgern, in unmittelbarer Nähe hinweisen.

Aussichtsreiche Funktionalitäten

Die leitfähigen Domänenwände in diesem nicht-oxidischen Material zeigen einzigartiges Verhalten mit vielversprechenden Funktionalitäten. Insbesondere die starke Änderung ihrer Leitfähigkeit unter Einwirkung eines Magnetfeldes und die Möglichkeit, die Domänenwände mit einem Magnetfeld zu bewegen und sogar ganz aus der Probe zu entfernen, ist interessant. Diese Annihilation der Domänenwände führt den Forschern nach zu einer Änderung des Widerstandes einer makroskopischen Probe um einen Faktor von 108.

„Diese bemerkenswerten Entdeckungen sollten dazu beitragen, die reichhaltige Physik von Domänenwänden besser zu verstehen und könnten den Weg für die Nutzung von Domänenwänden in zukünftigen elektronischen Bauelementen, wie beispielsweise nanometergroßen Datenspeicherelementen mit hoher Datankapazität, ebnen“, so Somnath Ghara, der als Postdoktorand am Lehrstuhl für Experimentalphysik V beteiligt ist.

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