p O ajuste fino da composição de ligas de nitreto pode promover o desenvolvimento de dispositivos de interface óptica e eletrônica. p O controle das propriedades eletrônicas na interface entre os materiais pode ajudar na busca por melhorias na memória do computador. Os pesquisadores do KAUST mostram que a variação da composição atômica das ligas à base de nitreto de boro permite o ajuste de uma importante propriedade eletrônica conhecida como polarização.

p Quando um campo elétrico é aplicado a um único átomo, ele desloca o centro de massa da nuvem de elétrons carregados negativamente para longe do núcleo carregado positivamente que o rodeia. Em um sólido cristalino, esses chamados dipolos elétricos de todos os átomos se combinam para criar polarização elétrica.

p Alguns materiais exibem uma polarização espontânea, mesmo sem um campo elétrico externo. Esses materiais têm usos potenciais na memória do computador, Contudo, esta aplicação requer um sistema de material em que a polarização seja controlável. Visitando o estudante Kaikai Liu, seu supervisor Xiaohang Li e colegas de trabalho investigaram uma abordagem para a engenharia de polarização na interface entre ligas à base de nitreto de boro.

p A polarização espontânea é fortemente dependente da estrutura e composição do cristal atômico. Alguns materiais, conhecido como piezoelétrico, pode mudar a polarização quando fisicamente deformado.

p A equipe KAUST usou um software chamado Vienna ab initio Simulation Package para investigar as propriedades eletrônicas das ligas ternárias nitreto de alumínio e boro e nitreto de gálio e boro. Eles observaram como eles mudam à medida que o boro substitui os átomos de alumínio e gálio, respectivamente. "Calculamos a polarização espontânea e as constantes piezoelétricas de ligas de nitreto de boro dentro de uma estrutura teórica recém-proposta e o impacto da polarização nas junções desses dois materiais, "diz Liu.

p A equipe mostrou que a polarização espontânea muda muito não linearmente com o aumento do conteúdo de boro; isso contradiz estudos anteriores que assumem uma relação linear.

p A razão para esta não linearidade é atribuída à deformação do volume da estrutura atômica incomum da liga, conhecido como wurtzite. A mudança não linear da polarização piezoelétrica é menos pronunciada, mas evidente. Isso ocorre devido à grande diferença no espaçamento atômico entre o nitreto de boro e o nitreto de alumínio e o nitreto de gálio. Além disso, nitreto de boro e alumínio ou nitreto de boro e gálio podem se tornar não piezoelétricos quando o teor de boro é superior a 87 por cento e 74 por cento, respectivamente.

p Este trabalho mostra que uma grande variedade de constantes de polarização espontâneas e piezoelétricas podem ser disponibilizadas simplesmente alterando o teor de boro. Isso poderia ser útil para o desenvolvimento de dispositivos de junção ópticos e eletrônicos formados na interface entre semicondutores de nitreto convencionais e nitreto de alumínio e boro ou nitreto de gálio e boro.

p "Nosso próximo passo será testar experimentalmente as junções propostas, que nossa teoria prevê que poderia ter um desempenho de dispositivo muito melhor do que as abordagens atuais, "diz Liu.