Диэнай
Pulsing
Ученые из Базельского университета впервые установили сверхпроводящие контакты в ультратонкий полупроводник.
Такие чрезвычайно тонкие материалы с новыми оптическими и электронными свойствами могут подготовить почву для применений, которые ранее не предлагались. Ожидается, что в сочетании со сверхпроводниками эти материалы проложат путь для новых квантовых явлений и найдут применение в квантовой технологии.
Полупроводники играют жизненно важную роль в электронике, будь то телевизоры, смартфоны или строительные технологии, а значит, и в повседневной жизни. По сравнению с металлами, можно изменить их электрическую проводимость путем приложения напряжения и, следовательно, включать и выключать ток.
Предвидя будущие приложения в электронике и квантовой технологии, ученые прилагают усилия для разработки новых компонентов, которые содержат один слой (монослой) полупроводникового материала.
Некоторые встречающиеся в природе материалы, которые обладают полупроводниковыми свойствами, включают монослои этого типа, уложенные друг на друга для создания трехмерного кристалла. В лаборатории ученые могут изолировать такие слои, толщина которых не превышает толщину одной молекулы, и создавать электронные компоненты, используя эти слои.
Новые свойства и явления
Такие ультратонкие полупроводники обещают обеспечить особые характеристики, которые иначе очень трудно контролировать, например использование электрических полей для управления магнитными моментами электронов. Более того, в таких полупроводниковых монослоях происходят сложные квантово-механические явления, которые могут найти применение в квантовой технологии.
Исследователи во всем мире анализировали, как такие тонкие полупроводники могут быть сложены друг с другом для разработки новых синтетических материалов, называемых гетероструктурами Ван-дер-Ваальса. Но до сих пор им не удалось объединить такой монослой со сверхпроводящими контактами, чтобы глубже понять уникальные особенности и свойства новых материалов.
Сверхпроводящие контакты
Впервые физики под руководством доктора Андреаса Баумгартнера, работающие в исследовательской группе профессора Кристиана Шененбергера в Швейцарском институте нанонаук и на кафедре физики Базельского университета, прикрепили сверхпроводящие контакты в монослое полупроводник дисульфид молибдена.
Эта смесь сверхпроводника и полупроводника настолько увлекательна, потому что эксперты предсказывают, что компоненты этого типа будут проявлять новые свойства и физические явления.
В сверхпроводнике электроны объединяются в пары, как партнеры в танце – со странными и чудесными последствиями, такими как протекание электрического тока без сопротивления.
Д-р. Андреас Баумгартнер, руководитель исследовательского проекта, Базельский университет
« В полупроводниковом дисульфиде молибдена, с другой стороны, электроны исполняют совершенно другой танец, странную сольную программу, которая также включает в себя их магнитные моменты. Теперь мы хотели бы узнать, какие новые и экзотические танцы согласятся электроны, если мы объединим эти материалы », – добавил Баумгартнер.
Подходит для использования в качестве платформы
При низких температурах, необходимых для сверхпроводимости, которая чуть выше абсолютного нуля (-273,15 ° C), электрические измерения, очевидно, показывают эффекты, вызванные сверхпроводником; например, при определенных энергиях использование одиночных электронов больше не допускается.
Кроме того, ученые обнаружили признаки сильной связи между полупроводниковым слоем и сверхпроводником.
« Сильная связь – ключевой элемент в новых захватывающих физических явлениях, которые мы ожидаем увидеть в таких гетероструктурах Ван-дер-Ваальса, но никогда не смогли продемонстрировать », – заявил Мехди Рамезани, ведущий автор книги. исследование.
И, конечно же, мы всегда надеемся на новые приложения в электронике и квантовых технологиях. В принципе, вертикальные контакты, которые мы разработали для полупроводниковых слоев, могут быть применены к большому количеству полупроводников. Наши измерения показывают, что эти гибридные однослойные полупроводниковые компоненты действительно возможны – возможно, даже с другими, более экзотическими контактными материалами, которые проложат путь к дальнейшим исследованиям .
Д-р. Андреас Баумгартнер, руководитель исследовательского проекта, Базельский университет
Ультратонкие полупроводники, электрически связанные со сверхпроводниками
Видео предоставлено: Базельский университет.
Ссылка на журнал:
Рамезани, М., и др. . (2021) Сверхпроводящие контакты к однослойному полупроводнику. Нано-буквы . doi.org/10.1021/acs.nanolett.1c00615.
Источник: https://www.unibas.ch/en.html