Kvanttimateriaalia nanoelektroniikalle

MIT:n tutkijoiden tekemä teoreettinen analyysi osoittaa, että tiettyjen kaksiulotteisien materiaalien perheessä esiintyy eksoottisia kvanttiominaisuuksia, jotka voivat mahdollistaa uudenlaisen nanomittakaavan elektroniikan.

Materiaaleista löytyi kvantti spin Hall (QSH) -vaikutus. Ilmiön toteuttavilla materiaaleilla on epätavallinen ominaisuus olla sähköisesti eriste perusmateriaalina, mutta kaksiulotteisina erittäin johtavia reunoiltaan. Tämä saattaa tehdä niistä sopivaa materiaalia uudenlaisiin ​​kvantti- ja spinelektronisiin laiterakenteisiin uskovat monet tutkijat.

Nykyiset harvat syntetisoidut QSH-materiaalit toimivat vain hyvin matalissa lämpötiloissa mutta uusi teoretisointi ennustaa ilmiötä olevan laajalti saatavilla ja vaikutukset ilmenevät suhteellisen korkeissa lämpötiloissa.

Tutkijat löysivät QSH-ilmiötä siirtymämetallien dikalkogenideistä, joissa kerrokset ovat muutaman atomin paksuisia. Tutkijoiden mukaan niiden reunat ovat kuin täydelliset kvanttijohdot.

Vaikka uusi työ on teoreettinen, tutkijaryhmä on jo kehittänyt suunnitelman uudenlaisesta transistorista. Topologiseksi kanavatransistoriksi (TFET) kutsuttu suunnitelma perustuu yhteen kerrokseen 2D-materiaalia kahden 2D-boorinitridikerroksen välissä.

Tutkijoiden mukaan tällaisia ​​rakenteita voidaan valmistaa siruille erittäin suurilla tiheyksillä ja niillä on hyvin pienet häviöt. Sähkökentän avulla materiaalin QSH-tila voidaan kytkeä päälle ja pois, mikä mahdollistaa ohjailla elektronisia ja spintronisia laitteita.

Lisäksi kyseessä on yksi lupaavimmista mahdollisista materiaaleista käytettäväksi kvanttitietokoneissa. Kvanttitietotekniikka on yleensä erittäin häiriöherkkää mutta topologiset kvanttitietokoneet eivät menetä koherenssiaan aivan pienistä häiriöistä toteavat tutkijat yliopistonsa tiedotteessa.

Aiheesta aiemmin:

Uusi haastaja piille