Forschung -

Erstmals Ferroelektrizität in Metall beobachtet

1965 definierten die Forscher Anderson und Blount eine neue Materialklasse – das ferroelektrische Metall. Bislang wurde Ferroelektrizität, also ein permanentes elektrisches Dipolmoment, allerdings nur in isolierenden und halbleitenden Materialien beobachtet, da Leitungselektronen die statischen Innenfelder abschirmen. Nun haben Forscher erstmals ein Metall mit bistabilen Polarisationszuständen entdeckt.

1965 definierten die Forscher Anderson und Blount eine neue Materialklasse – das ferroelektrische Metall. Bislang wurde Ferroelektrizität, also ein permanentes elektrisches Dipolmoment, allerdings nur in isolierenden und halbleitenden Materialien beobachtet, da Leitungselektronen die statischen Innenfelder abschirmen. Nun haben Forscher erstmals ein Metall mit bistabilen Polarisationszuständen entdeckt.

Eine Studie der University of New South Wales (UNSW), Sydney, zeigt, dass das Weyl-Metall Wolframditellurid (WTe2) bei Raumtemperatur sowohl polar als auch bistabil ist. Das frisch gespaltene einkristalline Dichalcogenid wies ferroelektrische Domänen auf. Die beteiligten Forscher wiesen seine Leitfähigkeit mithilfe der Elektronenspektroskopie sowie C-AFM (Conductive Atomic Force Microscopy) nach. Sie nutzten die PFM-Technik (Piezoresponse Force Microscopy), um die Polarisation zu kartieren, und erfassten dabei Gitterverformungen durch ein angelegtes elektrisches Feld. Auch die Richtungsänderung des Feldes ließ sich dabei demonstrieren.

Ein ferroelektrisches Metall könnte beispielsweise als Gate für eine darunter liegende Nanoelektronik in einem künstlichen topologischen Isolator zum Einsatz kommen. Im Vergleich zu herkömmlichen Halbleitern würde die geringe Distanz zwischen dem Dipol und den Elektronen im Atomkristall ein erheblich effizienteres Schalten ermöglichen.

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