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強誘電体：ウルツ鉱型強誘電体における電界誘起ドメイン壁
Nature 641, 8061 doi: 10.1038/s41586-025-08812-7
ウルツ鉱型強誘電体には、次世代マイクロエレクトロニクスを大きく変える可能性がある。その強誘電特性を目的に合わせて調整し、その機能特性を実用デバイスにおいて利用するには、強誘電特性とドメインのエネルギー収支に関する包括的な理解が不可欠である。その急速な関心の高まりにもかかわらず、ウルツ鉱型強誘電体におけるドメイン壁の正確な配置と電子構造はいまだ解明されていない。今回我々は、強誘電体ScGaNにおける電界誘起ドメイン壁の原子配置と電子特性を説明する。透過型電子顕微鏡と理論計算を組み合わせることによって、座屈した二次元六方晶相を持つ帯電したドメイン壁が明らかになった。密度汎関数理論計算からは、このようなドメイン壁構造が、禁制帯内に前例のないミッドギャップ状態をさらに生じさせることが確認された。定量的な解析により、強誘電体の反極性ドメイン壁を安定化させる普遍的な電荷相殺機構が明らかになった。この機構では、180°ドメイン壁における分極の不連続性が、結合していない価電子によって相殺される。さらに、これらのドメイン壁の再構成可能な伝導性が実験的に実証され、超微細なデバイスへの応用の可能性が示された。
