Le tellurure de germanium (GeTe) est connu comme un semi-conducteur ferroélectrique Rashba avec un certain nombre de propriétés intéressantes. Les cristaux sont constitués de nanodomaines, dont la polarisation ferroélectrique peut être commutée par des champs électriques externes. En raison du soi-disant effet Rashba, cette ferroélectricité peut également être utilisée pour commuter les spins des électrons dans chaque domaine. Le tellurure de germanium est donc un matériau intéressant pour les dispositifs spintroniques, qui permettent le traitement des données avec beaucoup moins d'entrée d'énergie.

Maintenant une équipe de HZB et de l'Université d'État Lomonossov de Moscou, qui a créé un groupe de recherche commun Helmholtz-RSF, a fourni des informations complètes sur ce matériau à l'échelle nanométrique. Le groupe est dirigé par le physicien chimiste Dr. Lada Yashina (Université d'État de Lomonosov) et le physicien HZB Dr. Jaime Sánchez-Barriga. "Nous avons examiné le matériau en utilisant une variété de méthodes de pointe pour non seulement déterminer sa structure atomique, mais aussi la corrélation interne entre sa structure atomique et électronique à l'échelle nanométrique, " dit Lada Yasina, qui a produit les échantillons cristallins de haute qualité dans son laboratoire.

Leurs investigations en microscopie ont montré que les cristaux possèdent deux types distincts de frontières entourant des nanodomaines ferroélectriques avec des tailles comprises entre 10 et 100 nanomètres. Chez BESSY II, l'équipe a pu observer deux terminaisons surfaciques de polarisation ferroélectrique opposée, et analyser comment ces terminaisons correspondent à des nanodomaines avec des atomes de Ge ou de Te au niveau de la couche superficielle la plus élevée.

« Chez BESSY II, nous avons pu analyser précisément la relation intrinsèque entre la polarisation de spin dans le volume ou en surface et les configurations opposées de la polarisation ferroélectrique, " explique Jaime Sánchez-Barriga. Les scientifiques ont également déterminé comment la texture de spin change par polarisation ferroélectrique au sein de nanodomaines individuels. "Nos résultats sont importants pour les applications potentielles des semi-conducteurs ferroélectriques Rashba dans les dispositifs spintroniques non volatils avec une mémoire étendue et des capacités de calcul à l'échelle nanométrique , " souligne Sánchez-Barriga.