Ученые обнаружили ультратонкий полупроводниковый переход в квантовом материале
Исследователи, изучающие перспективный квантовый материал, обнаружили неожиданное явление: в его кристаллической структуре естественным образом формируется один из самых тонких в мире полупроводниковых переходов (p-n переход) — ключевой элемент современной электроники. Его толщина составляет всего 3,3 нанометра (в 25 000 раз тоньше листа бумаги)! 📄➡️🔬
«Это был огромный сюрприз! Мы не пытались создать такой переход, но материал сам его сформировал. Это один из самых тонких из когда-либо наблюдаемых», — заявил ассистент профессор Шуолонг Ян. 🎯✨
Почему это важно?
Открытие открывает путь к созданию сверхминиатюрных электронных компонентов и помогает понять поведение электронов в материалах для квантовых технологий. 💡⚡
Детали исследования
Материал MnBi₆Te₁₀ относится к классу топологических изоляторов — веществ, проводящих электричество по краям без сопротивления. Ученые добавили в него сурьму, чтобы сбалансировать распределение электронов. Обычные тесты подтвердили нейтральность материала, но при детальном анализе методом trARPES (с использованием ультракоротких лазерных импульсов) выяснилось: внутри кристаллических слоев заряд распределен неравномерно. Это создает микроскопические электрические поля, формирующие естественные p-n переходы.
«В идеальном квантовом материале заряд должен быть равномерным. Но здесь мы видим неожиданное расслоение, которое открывает новые возможности», — пояснил соавтор исследования Кхань Дуй Нгуен. ⚖️🔍
Применение
Такие переходы, чувствительные к свету, могут стать основой для спинтроники — технологии, использующей спин электронов вместо заряда. Также открытие позволяет лучше контролировать свойства материала для квантовых вычислений. 💡🔄
Что дальше?
Ученые работают над созданием тонких пленок из MnBi₆Te₁₀, чтобы точнее управлять электронными свойствами. Это может усилить квантовые эффекты или повысить эффективность миниатюрных переходов. 🚀🔬
«Это вновь доказывает ценность фундаментальной науки: мы шли к одной цели, но нашли нечто, ведущее в новое захватывающее направление», — подчеркнул Ян. 🌟🔮
Исследование опубликовано в журнале Nanoscale: [Ссылка](https://xlink.rsc.org/?DOI=D4NR04812A).
Источник: Университет Чикаго. Подробнее в разделе [Atomic and Condensed Matter](https://www.physicsforums.com/forums/atomic-and-condensed-matter.64/). 🏛️🔗