德國(guó)維爾茨堡—德累斯頓卓越集群ct.qmat團(tuán)隊(duì)的理論和實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家開發(fā)出一種由鋁鎵砷制成的半導(dǎo)體器件。這項(xiàng)開創(chuàng)性的研究發(fā)表在最新一期《自然·物理學(xué)》期刊上。
實(shí)現(xiàn)拓?fù)溱吥w效應(yīng)的量子半導(dǎo)體器件盡管存在材料變形或其他外部擾動(dòng),電子沿邊緣流動(dòng)(藍(lán)色圓圈)仍可確保無與倫比的穩(wěn)健性。這種量子半導(dǎo)體標(biāo)志著微型拓?fù)潆娮悠骷l(fā)展的突破。
由于拓?fù)溱吥w效應(yīng),量子半導(dǎo)體上不同觸點(diǎn)之間的所有電流都不受雜質(zhì)或其他外部擾動(dòng)的影響。這使得拓?fù)淦骷?duì)半導(dǎo)體行業(yè)越來越有吸引力,因?yàn)槠湎藢?duì)材料純度的要求,而材料提純成本極高。拓?fù)淞孔硬牧弦云渥吭降姆€(wěn)健性而聞名,非常適合功率密集型應(yīng)用。新開發(fā)的量子半導(dǎo)體既穩(wěn)定又高度準(zhǔn)確,這種罕見組合使該拓?fù)淦骷蔀?a target="_blank">傳感器工程中令人興奮的新選擇。
利用拓?fù)溱吥w效應(yīng)可制造新型高性能量子器件,而且尺寸也可做得非常小。新的拓?fù)淞孔悠骷睆郊s為0.1毫米,且可輕松地進(jìn)一步縮小。這一成就的開創(chuàng)性在于,首次在半導(dǎo)體材料中實(shí)現(xiàn)了微觀尺度的拓?fù)溱吥w效應(yīng)。這種量子現(xiàn)象3年前首次在宏觀層面得到證實(shí),但只是在人造超材料中,而不是在天然超材料中。因此,這是首次開發(fā)出高度穩(wěn)健且超靈敏的微型半導(dǎo)體拓?fù)淞孔悠骷?/p>
通過在鋁鎵砷半導(dǎo)體器件上創(chuàng)造性地布置材料和觸點(diǎn),研究團(tuán)隊(duì)在超冷條件和強(qiáng)磁場(chǎng)下成功誘導(dǎo)出拓?fù)湫?yīng)。他們采用了二維半導(dǎo)體結(jié)構(gòu),觸點(diǎn)的排列方式可在觸點(diǎn)邊緣測(cè)量電阻,直接顯示拓?fù)湫?yīng)。
研究人員表示,在新的量子器件中,電流—電壓關(guān)系受到拓?fù)溱吥w效應(yīng)的保護(hù),因?yàn)殡娮颖幌拗圃谶吘墶<词拱雽?dǎo)體材料中存在雜質(zhì),電流也能保持穩(wěn)定。此外,觸點(diǎn)甚至可檢測(cè)到最輕微的電流或電壓波動(dòng)。這使得拓?fù)淞孔悠骷浅_m合制造尺寸極小的高精度傳感器和放大器。
審核編輯:劉清
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原文標(biāo)題:量子半導(dǎo)體實(shí)現(xiàn)拓?fù)溱吥w效應(yīng),可用于制造微型高精度傳感器和放大器
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