Räätälöidyt rajapinnat avaavat uusia mahdollisuuksia nanoelektroniikalle

Paderbornin yliopiston Institute for Photonic Quantum Systemsin (PhoQS) kansainvälinen tutkimusryhmä on edistynyt merkittävästi kvanttimateriaalien tutkimuksessa.

Niiden poikkeukselliset ominaisuudet – sähkönjohtavuus, magnetismi ja suprajohtavuus – tekevät niistä merkityksellisiä sovelluksissa, kuten tekoälyssä ja kvanttitietokoneissa .

Äskettäisessä artikkelissa tutkijat kuvaavat uusia, erittäin johtavia vyöhykkeitä näiden järjestelmien rajapinnoissa. Tähän asti näitä alueita pidettiin sähköä eristävinä.

Tarkemmin sanottuna kyse on "kiertyneistä rajapinnoista" – tekninen termi materiaaleille, jotka koostuvat toisiinsa nähden tietyssä kulmassa järjestetyistä pinotuista kiteisistä kerroksista.

Kiertyneiden rajapintojen aiheuttamien uusien ominaisuuksien tutkiminen on perinteisesti perustunut kuorittujen kaksiulotteisten materiaalien pinoutumiseen ja van der Waalsin sidosten spontaaniin muodostumiseen.

Aiemmin läheisiä kovalenttisia tai ionisidoksia koskevat tutkimukset eivät ole olleet keskipisteenä.

Tutkijat ovat nyt pystyneet osoittamaan, että kahden suuren litiumniobaattikiteen, jotka eivät ole klassisia van der Waals -materiaaleja, kohdennettu kiertäminen mahdollistaa uusien rajapintojen luomisen.

Kaksi litiumniobaattikerrosta liitettiin toisiinsa lämpöpuristusliitoksella eli lämmön ja mekaanisen paineen avulla. Tämän jälkeen oli mahdollista manipuloida rajapinnan sähköisiä ominaisuuksia. "Havaitsimme, että pyörähtämiskulmasta riippuen näiden muuten sähköä eristävien materiaalien välisille rajapinnoille syntyy uudenlaisia, erittäin johtavia vyöhykkeitä", selittää tohtori Michael Rüsing PhoQS:stä.

"Työllämme osoitamme, että materiaalien elektronisia ominaisuuksia voidaan hallita tarkasti. Erityisesti kyky kiertää jopa vahvasti sidottuja kiteitä kohdennetusti ja hallita niiden rajapintoja avaa kiehtovia tulevaisuuden kvantti- ja nanoelektroniikan mahdollisuuksia. Tämä mahdollistaa komponenttien pienentämisen ja toiminnallisuuden, joka oli aiemmin mahdotonta ajatella", Dr. Rüsing toteaa yliopistonsa tiedotteessa.

Aiheesta aiemmin:

Atomintarkkaa 2D-materiaalien integrointia

Aurinkokenno ilman rajapintoja