Teadlased töötavad välja häälestatava juhtivuse: uues uuringus kirjeldatud tehnoloogial on nanoelektroonilised rakendused

teadlased-tootavad-valja-haalestatava-juhtivuse:-uues-uuringus-kirjeldatud-tehnoloogial-on-nanoelektroonilised-rakendused

California Riverside’i ülikooli füüsiku juhitud uurimisrühm on demonstreerinud uut magnetiseeritud olekut uue kvantmaterjali volframditelluriidi ehk WTe2 monokihis. Sellel ühe aatomi paksusel materjalil, mida nimetatakse magnetiseeritud või ferromagnetiliseks kvantspinn-Halli isolaatoriks, on isoleeriv sisemus, kuid juhtiv serv, millel on oluline mõju elektronide voolu juhtimisele nanoseadmetes.

Tüüpilises juhis voolab elektrivool kõikjal ühtlaselt. Teisest küljest ei juhi isolaatorid kergesti elektrit. Tavaliselt on ühekihiline WTe2 spetsiaalne juhtiva servaga isolaator; selle magnetiseerimine annab sellele ebatavalisemad omadused.

“Me virnastasime ühekihilise WTe2 isoleeriva ferromagnetiga, mille paksus on mitu aatomikihti — Cr2Ge2Te6 või lihtsalt CGT — ja leidis, et WTe2 oli arendanud juhtiva servaga ferromagnetismi,” ütles uuringut juhtinud UCR-i füüsika- ja astronoomiaprofessor Jing Shi. “Elektronite servavoog on ühesuunaline ja seda saab panna välise magnetvälja abil suunda vahetama.”

Shi selgitas, et kui ainult serv juhib elektrit, materjali sisemuse suurus on ebaoluline, võimaldades selliseid materjale kasutavaid elektroonikaseadmeid muuta väiksemaks – tõepoolest peaaegu sama väikeseks kui juhtiv serv. Kuna seda materjali kasutavad seadmed tarbiksid vähem energiat ja hajuksid vähem energiat, saaks neid muuta energiatõhusamaks. Näiteks seda tehnoloogiat kasutavad akud kestavad kauem.

Uuringute tulemused kuvatakse Nature Communications’is ).

Praegu töötab tehnoloogia ainult väga madalatel temperatuuridel; CGT on ferromagnetiline temperatuuril umbes 60 K (või – F). Tulevaste uuringute eesmärk oleks panna tehnoloogia töötama kõrgematel temperatuuridel, võimaldades kasutada paljusid nanoelektroonilisi rakendusi, nagu arvutites ja mobiiltelefonides kasutatavad püsimälukiibid.

Shi, ideaalne quantum spin Hall isolaatorite juhtiv serv koosneb kahest kitsast kõrvuti jooksvast kanalist, mis sarnaneb kaherealise maanteega, kus autod sõidavad vastassuundades. Shi ütles, et ühes kanalis voolavad elektronid ei saa üle minna teisele kanalile, kui lisandeid ei lisata. Ühekihilise WTe2 juhtivuse serva visualiseeris esmakordselt kaasautor Yongtao Cui, UCRi füüsika ja astronoomia dotsent ning Shi kolleeg

varasemas uuringus. “See on kaks kanalit serva kohta,” ütles Shi. “Kui kaotate ühe kanali, voolab vool ainult ühes suunas, jättes teile nn kvantanomaalseks Halli isolaatoriks, mis on veel üks spetsiaalne kvantmaterjal. Sellisel isolaatoril on maantee kasutamiseks ainult üks maanteerada. analoogia. See isolaator transpordib elektrone täielikult spin-polariseeritud viisil.”

Teisest küljest magnetiseeritud WTe2, mida Shi ja mida tema kolleegid katsetasid nimetatakse ferromagnetiliseks kvantspinn Halli isolaatoriks, millel on juhtiv serv osaliselt spin-polariseeritud elektronidega.

“Ferromagnetilise kvantspinn Halli isolaatorite kahes kanalis , meil on ebavõrdne arv elektrone, mis voolavad vastassuundades, mille tulemuseks on netovool, mida saame juhtida välise magnetiga,” ütles Shi.

Shi sõnul on kvant materjalid nagu WTe2 on nanoelektroonika tulevik.

“CHIPSi seadus julgustab teadlasi välja pakkuma uusi materjale mille omadused on paremad kui praeguste ränimaterjalide omad,“ ütles ta.

Shiga liitusid uuringus Cui ja Xi Chen UCR-ist ning järgmised teadlased oma alal. laborid: Mina Rashetnia, Mark Lohmann ja Youming Xu. Esimene autor Junxue Li oli uurimistöö tegemise ajal Shi labori järeldoktor. Teised kaasautorid on Jahyun Koo ja Binghai Yan Weizmanni teadusinstituudist Iisraelis; Xiao Zhang ja Shuang Jia Pekingi ülikoolist Hiinas; ning Kenji Watanabe ja Takashi Taniguchi Jaapani riiklikust materjaliteaduse instituudist.

Shit toetasid uurimistöös Energeetikaosakonna ja riikliku teadusfondi stipendiumid.

Loo allikas :

Materjalid pakub California Ülikool – Riverside . Originaali kirjutas Iqbal Pittalwala. Märkus: sisu saab muuta stiili ja pikkuse järgi.

Related posts

Leave a Comment