Il tellururo di germanio (GeTe) è noto come semiconduttore Rashba ferroelettrico con una serie di proprietà interessanti. I cristalli sono costituiti da nanodomini, la cui polarizzazione ferroelettrica può essere commutata da campi elettrici esterni. A causa del cosiddetto effetto Rashba, questa ferroelettricità può essere utilizzata anche per commutare gli spin degli elettroni all'interno di ciascun dominio. Il tellururo di germanio è quindi un materiale interessante per dispositivi spintronici, che consentono l'elaborazione dei dati con un consumo di energia notevolmente inferiore.

Ora un team dell'HZB e dell'Università statale di Mosca Lomonosov, che ha istituito un gruppo di ricerca congiunto Helmholtz-RSF, ha fornito approfondimenti completi su questo materiale su scala nanometrica. Il gruppo è guidato dal chimico fisico Dr. Lada Yashina (Lomonosov State University) e dal fisico HZB Dr. Jaime Sánchez-Barriga. "Abbiamo esaminato il materiale utilizzando una varietà di metodi all'avanguardia non solo per determinarne la struttura atomica, ma anche la correlazione interna tra la sua struttura atomica ed elettronica su scala nanometrica, "dice Lada Yashina, che ha prodotto i campioni cristallini di alta qualità nel suo laboratorio.

Le loro indagini al microscopio hanno mostrato che i cristalli possiedono due distinti tipi di confini che circondano i nanodomini ferroelettrici con dimensioni comprese tra 10 e 100 nanometri. A BESSY II, il team è stato in grado di osservare due terminazioni superficiali con polarizzazione ferroelettrica opposta, e analizzare come queste terminazioni corrispondano a nanodomini con atomi di Ge o Te nello strato superficiale più alto.

"A BESSY II, siamo stati in grado di analizzare con precisione l'intricata relazione tra la polarizzazione di spin nella massa o in superficie e le configurazioni opposte della polarizzazione ferroelettrica, " spiega Jaime Sánchez-Barriga. Gli scienziati hanno anche determinato come la trama dello spin cambia per polarizzazione ferroelettrica all'interno di singoli nanodomini. "I nostri risultati sono importanti per le potenziali applicazioni dei semiconduttori Rashba ferroelettrici in dispositivi spintronici non volatili con memoria estesa e capacità di calcolo su scala nanometrica , " sottolinea Sánchez-Barriga.